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文檔簡介
1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計算機網(wǎng)絡(luò)第一章概論Internet :指當前全球最大的、開放的、有眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計算機網(wǎng)路,它采用TCP/IP協(xié)議族。1、 因特網(wǎng): 從硬件和軟件方面來說:數(shù)以百萬計的互聯(lián)的計算設(shè)備(主機 =端系統(tǒng),通信鏈路communicationlink,運行網(wǎng)絡(luò)應用) ;從分布式應用提供服務(wù)的聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施:通信基礎(chǔ)設(shè)施使能分布式應用,提供給應用通信服務(wù)。2、 協(xié)議:定義了在兩個或多個通信實體之間交換的報文格式和次序,以及在報文傳輸和 / 或接受或其他事件方面所采取的動作。一組控制數(shù)據(jù)通信專心-專注-專業(yè)的規(guī)則。3、 網(wǎng)絡(luò)組成: 網(wǎng)絡(luò)邊緣 (應用與主機) 、網(wǎng)絡(luò)核心
2、 (路由器, 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)),接入網(wǎng)。4、 網(wǎng)絡(luò)邊緣:面向連接服務(wù)TCP( transmission Control protocol ):可靠的,有序的字節(jié)流數(shù)據(jù)傳送(丟包:確認和重傳),采用流控制(發(fā)送方不能過載接收方) ,擁塞控制(當網(wǎng)絡(luò)擁塞時發(fā)送方“降低發(fā)送速率”)。5、 網(wǎng)絡(luò)邊緣:無連接服務(wù) UDP( User Data protocol )用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議,無連接,不可靠的數(shù)據(jù)傳送,無流控,無擁塞控制。6、 網(wǎng)絡(luò)核心: 電路交換 ( circuit switching )和分組交換 ( packet switching )。7、 電路交換:為“呼叫 ”預留端到端資源,在電路交換網(wǎng)絡(luò)中,
3、沿著端系統(tǒng)通信路徑,為端系統(tǒng)之間通信所提供的資源在(緩存、鏈路傳輸速率)在通信會話期間會被預留。 (非共享) 。將鏈路帶寬劃分為 “片 ”,F(xiàn)DM 和TDM。8、 FDM( frequency-divisionmultiplexing )頻分多路復用,該鏈路在連接期間為每條連接專用一個頻段。TDM(time-division multiplexing )時分多路復用,時間被劃分為固定區(qū)間的幀,并且每幀又被劃分為固定數(shù)量的時隙,一個時隙可用于傳輸該連接。9、 分組交換(統(tǒng)計多路復用 statistical multiplexing ):每個端到端數(shù)據(jù)劃分為分組,分組交換使用按需的方式分配鏈路。1
4、0、分組交換與電路交換的對比:分組交換允許更多的用戶使用網(wǎng)絡(luò);對突發(fā)數(shù)據(jù)極為有效,資源共享,較簡單,無呼叫建立。但是分組交換需要可靠數(shù)據(jù)傳送、擁塞控制協(xié)議。11、 分組交換存儲轉(zhuǎn)發(fā):從源到目的地通過路由器移動分組,幾種路徑選擇算法(數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò),虛電路網(wǎng)絡(luò)) 。12、 數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò) :分組中的目的地址決定下一跳,在會話中路由可以變化。不是面向連接的,而是 無連接 的。13、虛電路網(wǎng)絡(luò) :每個分組攜帶標簽(虛電路ID),標簽決定下一跳,固定的路徑在呼叫建立時決定,在呼叫期間保持不變,路由器保持呼叫狀態(tài)。14、分組交換中丟包和時延出現(xiàn)的原因:分組到達鏈路的速率超過輸出鏈路能力,分組排隊,等待交換,如果
5、無空閑緩存則到達的分組丟失,出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。 分組時延 的 4 種來源:(1)、節(jié)點處理 (檢查比特差錯) ;( 2)、排隊(等待輸出鏈路傳輸?shù)臅r間, 取決于路由器擁塞的等級) ;(3)、傳輸時延 :R=鏈路寬帶( bps),L=分組長度(比特) ,發(fā)送比特進入鏈路的時間 =L/R;( 4)、傳播時延 : d=物理鏈路的長度, s=在媒體中傳播的速度( 2*10 8 m/sec ),傳播時延 =d/s。15、 協(xié)議分層:每一層實現(xiàn)一種服務(wù),經(jīng)他自己的層內(nèi)動作,依賴由下面層次提供的服務(wù)。分層是為了處理復雜系統(tǒng),明確的結(jié)構(gòu)使得能夠標識復雜構(gòu)件的關(guān)系,模塊化易于維護、系統(tǒng)的更新。16、 因特網(wǎng)協(xié)議棧:
6、 應用 (支持網(wǎng)絡(luò)應用, FTP, SMTP, HTTP);運輸(主機到主機數(shù)據(jù)傳輸, TCP,UDP);網(wǎng)絡(luò)(從源目的地數(shù)據(jù)報的選路,IP,選路協(xié)議);鏈路(在鄰近網(wǎng)元之間傳輸數(shù)據(jù), PPP,以太網(wǎng));物理(“在線上 ”的比特)。第二章應用層1、應用體系結(jié)構(gòu):客戶機 / 服務(wù)器,對等( P2P),客戶機 / 服務(wù)器與 P2P 的混合。2、客戶機 / 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu):服務(wù)器 (總是 打開的主機 ,永久的 IP 地址,可擴展為服務(wù)器池) ;客戶機 (與服務(wù)器通信,可以間歇地連接,可以具有 動態(tài)的 IP 地址 ,彼此不直接地通信) 。3、純 P2P 體系結(jié)構(gòu):無總是打開的服務(wù)器, 任意的端系統(tǒng)直接
7、通信 ,對等方間歇地連接,改變 IP 地址。4、混合:例Napster(文件傳送P2P,集中式文件搜索:對等方在中心服務(wù)器上注冊內(nèi)容對等方查詢相同的中心服務(wù)器以定位內(nèi)容)。5、進程通信進程:在一臺主機上運行的程序??蛻魴C進程(發(fā)起通信的進程),服務(wù)器進程(等待聯(lián)系的進程) 。進程通過一個稱為 套接字 的軟件接口在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收報文。 套接字是同一臺主機內(nèi)應用層與運輸層之間的接口。網(wǎng)絡(luò)應用從運輸層協(xié)議獲得的服務(wù):TCP和 UDP6、TCP:面向連接 (客戶機和服務(wù)器之間所需的建立);可靠傳輸 (在發(fā)送和接收進程之間) ;流控制 (發(fā)送方不會淹沒接收方);擁塞控制 (當網(wǎng)絡(luò)過載時抑制發(fā)送方) ;
8、并不提供定時,最小帶寬保證。7、UDP:在發(fā)送進程及接收進程之間的不可靠數(shù)據(jù)傳輸,不提供建立連接建立、可靠性流控制、擁塞控制、定時或帶寬保證。8、HTTP(超文本傳輸協(xié)議)和Web 應用:使用TCP,進程 端口為 80。HTTP連接分為: 非持久連接 (每個請求 / 響應是經(jīng)一個單獨的TCP連接發(fā)送)和持久連接 (所有的請求及相應的響應經(jīng)相同的TCP連接發(fā)送)。RTT(往返時延):從客戶機到服務(wù)器發(fā)送一個小分組并返回所經(jīng)歷的時間。9、HTTP請求報文格式 :請求行、首部行和實體主體。 方法類型: GET、POST、HEAD。GET和 POST的區(qū)別在于: 使用 GET方法時實體主體為空, 使用
9、 POST 方法時實體主體看到用戶在表單中所填的內(nèi)容。10、HTTP響應報文格式:11、WEB 緩存:滿足客戶機請求而不涉及起始服務(wù)器。12、FTP(文件傳輸協(xié)議) :使用兩個并行的 TCP連接來傳輸文件,一個是控制連接(帶外傳送) ,端口號為 21;一個是數(shù)據(jù)連接(帶內(nèi)連接) ,端口號為20。13、電子郵件:三個主要部分(用戶代理、郵件服務(wù)器和SMTP(簡單郵件傳輸協(xié)議)。14、電子郵件: SMTP(簡單郵件傳輸協(xié)議) ,端口號 25,使用持久連接,要求報文以 7bitASCII 格式, 交付 / 存儲到接收方服務(wù)器 。15、HTTP與 SMTP比較 :HTTP:拉,每個對象封裝在其自己的響
10、應報文中;SMTP:推,多個對象在多方報文中發(fā)送。 兩者都有 ASCII命令 / 響應交互,狀態(tài)碼。17、MIME ( multipurpose Internet mail extension)多用途因特網(wǎng)郵件擴展:為發(fā)送非ASCII文本的內(nèi)容, 發(fā)送方的用戶代理必須在報文中使用附加的首部行。在報文首部的附加行聲明MIME 內(nèi)容類型。18、 郵件訪問協(xié)議 :從服務(wù)器獲取郵件。 POP3:郵局協(xié)議; IMAP:互聯(lián)網(wǎng)郵件訪問協(xié)議。基于 Web 的電子郵件使用的是 HTTP協(xié)議,例如: Hotmail , Yahoo 等。19、DNS(Domain Name System)域名系統(tǒng):一個由分層的D
11、NS 服務(wù)器實現(xiàn)的分布式數(shù)據(jù)庫,一個允許主機查詢分布式數(shù)據(jù)庫的應用層協(xié)議,主要任務(wù) 是實現(xiàn)主機名到 IP 地址轉(zhuǎn)換的目錄服務(wù)。識別主機的方式:通過主機名或者 IP 地址。 DNS協(xié)議運行在 UDP 上,使用 53 號端口。頂級域(TLD)服務(wù)器 :負責 com,org,net,edu 等,以及所有頂級國家域uk,fr,ca,jp。權(quán)威 DNS服務(wù)器 :組織的DNS服務(wù)器為組織的服務(wù)器提供對IP 的權(quán)威主機名。查詢過程分為遞歸 查詢和 迭代 查詢。從請求主機到本地DNS服務(wù)器的查詢是遞歸的,其余的查詢是迭代的。20、 P2P 文件共享,在對等方區(qū)域中組織和搜索索引的 3 種方法: 集中式索引 (
12、當用戶啟動 P2P 文件共享應用程序時,該應用程序?qū)⑺?IP 地址以及可供共享的文件名稱通知索引服務(wù)器,該索引服務(wù)器從每個活動的對等方那里收集這些信息,從而建立一個集中式的動態(tài)索引,將每個文件拷貝映射到一個IP 地址集合。缺點是:單點故障,如果索引服務(wù)器崩潰, 則整個 P2P 應用也就隨之崩潰; 性能瓶頸和基礎(chǔ)設(shè)施費用) ;查詢洪泛 (查詢報文經(jīng)現(xiàn)有的 TCP連接,對等方轉(zhuǎn)發(fā)查詢報文,查詢命中經(jīng)反向路徑發(fā)送) ;層次覆蓋 (結(jié)合前兩者的優(yōu)點,與洪泛查詢類似,不使用專門的服務(wù)器來跟蹤和索引文件,但不同的是,在層次覆蓋設(shè)計中并非所有對等方都是平等的) 。第三章運輸層1、 運輸層協(xié)議 為運行在不同
13、主機上的應用進程之間提供了邏輯通信 ( logiccommunication ),進程間的邏輯通信 ,端到端傳輸 。運輸層協(xié)議是在端系統(tǒng)中而不是在網(wǎng)絡(luò)路由器中實現(xiàn)的。在發(fā)送方,運輸層將接收到的來自發(fā)送應用進程的報文轉(zhuǎn)換成運輸層分組,用因特網(wǎng)術(shù)語稱其為 運輸層報文段 ( segment),可能的方法是,將應用報文劃分為較小的塊,并為每塊加上一個運輸層首部來創(chuàng)建運輸層報文段。然后,在發(fā)送方端系統(tǒng)中,運輸層將這些報文段傳遞給網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)層將其封裝成網(wǎng)絡(luò)層分組并向目的地發(fā)送。注意:網(wǎng)絡(luò)路由器僅作用于該數(shù)據(jù)報的網(wǎng)絡(luò)層字段,即他們不會檢查封裝在該數(shù)據(jù)報的運輸層報文段的字段。在接收方,網(wǎng)絡(luò)層從數(shù)據(jù)報中提取運
14、輸層報文段,并將該報文段向上交給運輸層。2、運輸層 VS 網(wǎng)絡(luò)層 :網(wǎng)絡(luò)層是主機間的邏輯通信;運輸層是進程間的邏輯通信,依賴、強化網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)。3、將主機間交付擴展到進程間交付,成為運輸層的 多路復用( multiplexing )和多路分解( demultiplexing )。多路復用( multiplexing ):從源主機的不同套接字中搜集數(shù)據(jù)塊,并為每個數(shù)據(jù)塊封裝上首部信息從而生成報文段,然后將報文段傳遞到網(wǎng)絡(luò)層的工作。多路分解( demultiplexing ):將運輸層報文段中的數(shù)據(jù)交付到正確的套接字的工作。4、無連接分解 :UDP 套接字由二元組標識 (目的地IP 地址,目的地端口
15、號) ;當主機接收 UDP 段時:在段中檢查目的地端口號,將 UDP 段定向到具有該端口號的套接字。5、面向連接分解 : TCP套接字由四元組標識(源 IP 地址,源端口號,目的 IP 地址,目的端口號);接收主機使用這四個值來將段定向到適當?shù)奶捉幼帧?、無連接傳輸 UDP:“盡力而為 ”服務(wù), UDP 段可能丟包或者對應用程序交付失序。首部 只有 4 個字段 ,每個字段兩個字節(jié)(即共 8 個字節(jié))。UDP檢驗和提供了差錯檢測功能, 即檢驗和用于確定當 UDP 報文段從源到達目的時,其中的比特是否發(fā)生了改變。7、可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑恚ㄍ5葏f(xié)議和流水線協(xié)議) :不可靠信道的特點決定了可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)
16、議( rdt )的復雜性。使用 有限狀態(tài)機( FSM)來定義發(fā)送方和接收方。Rdt1.0:經(jīng)可靠信道的可靠傳輸 (底層信道非??煽浚簾o比特差錯,無分組丟失)。Rdt2.0:具有比特差錯的信道 ,該數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用了 差錯檢測、肯定確認與否定確認 。類似于 Rdt2.0 的協(xié)議被稱為 停等協(xié)議 ( stop-and-wait )。自動重傳請求( automatic repeat request , ARQ)協(xié)議。Rdt2.1:如果 ACK/NAK 受損 ,將會出現(xiàn)發(fā)送方不知道在接收方發(fā)生了什么情況,不能只是重傳,可能導致冗余。處理冗余:發(fā)送發(fā)對每個分組增加序列號,如果 ACK/NAK 受損,發(fā)送
17、方重傳當前的分組,接收方丟棄冗余分組。Rdt2.2:一種無 NAK 的協(xié)議 ,代替 NAK,接收方對最后正確接收的分組發(fā)送ACK。Rdt3.0:具有差錯和丟包的信道 。解決方法:發(fā)送方等待 ACK一段“合理的 ” 時間,需要 倒計時定時器 。其接收方的 FSM和 Rdt2.2 的一樣。8、流水線協(xié)議 :發(fā)送方允許發(fā)送多個、“傳輸中的 ”、還沒有應答的報文段(序號的范圍必須增加,發(fā)送方和 / 或接收方設(shè)有緩沖) ;有兩種形式( 回退 N 幀法 go-back-N 和選擇重傳 S-R)。9、Go-Back-N:對失序的分組(丟棄,不緩存,沒有接收緩沖區(qū);重新確認具有按序的分組)10、SR協(xié)議 通過
18、讓發(fā)送方僅重傳那些他懷疑在接收方出錯的分組而避免了不必要的重傳。 窗口長度必須小于或等于序號空間大小的一半。11、TCP報文段結(jié)構(gòu) :由首部字段(一般是 20 字節(jié))和一個數(shù)據(jù)字段組成。MSS( maximum segment size )最大報文段長 ;MTU(maximum transmission unit)最大傳輸單元 。 MSS 通常根據(jù)最初確定的最大鏈路層幀長度來設(shè)置。12、TCP可靠數(shù)據(jù)傳輸 :TCP在 IP 不可靠服務(wù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),流水線發(fā)送給報文段,累計確認,TCP使用單個重傳計時器,重傳超時事件和重復 ACK 事件觸發(fā)。 快速重傳 :如果對相同數(shù)據(jù),發(fā)送方收
19、到3 個ACK,假定被確認的報文段以后的報文段丟失了,在定時器超時之前重傳。13、流量控制 :發(fā)送方 不能發(fā)送太多、太快的數(shù)據(jù)讓接收方緩沖溢出 。14、擁塞控制 :擁塞(太多的源發(fā)送太多太快的數(shù)據(jù),使網(wǎng)絡(luò)來不及處理 ),表現(xiàn)為丟包和長延時。擁塞控制的兩類方法(端到端的擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)輔助的擁塞控制)。15、TCP擁塞控制 :端到端控制。三個機制( AIMD 加增倍減算法、慢啟動和超時事件后的保守機制) 。慢啟動 (當連接開始的時候, 速率呈指數(shù)式上升,直到第一次報文丟失事件發(fā)生為止或到達閥值Threshold)。第四章網(wǎng)絡(luò)層1、關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)層功能:轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding )和選路( routi
20、ng )。轉(zhuǎn)發(fā) :將分組從路由器的輸入移動到適當?shù)穆酚善鬏敵觥_x路 :決定分組從源到目的地所采用的路由。2、 網(wǎng)絡(luò)層連接和無連接服務(wù):網(wǎng)絡(luò) 提供網(wǎng)絡(luò)層 連接服務(wù) 。數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò) 提供網(wǎng)絡(luò)層 無連接服務(wù) ;虛電路3、 一條 VC的組成:從源到目的地的路徑;號碼;沿路徑路由器中轉(zhuǎn)發(fā)表中的項。VC號是標志沿路徑每條鏈路的4、 數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò):無呼叫建立,路由器(沒有端到端連接的狀態(tài))目的主機地址轉(zhuǎn)發(fā)(在相同源和目的對可能采用不同的路徑)前綴匹配。,分組使用。采用最長5、 路由器體系結(jié)構(gòu)概述: 路由器的兩個關(guān)鍵功能 (運行 選路算法 / 協(xié)議 RIP 、OSPF、 BGP;從入鏈路到出鏈路轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報) 。6
21、、 IP 分片和重新組裝7、 IP 編址: IP 地址(對主機、路由器接口的32bit 標識符)。采用無類型域間選路( CIDR, classless inter-domain routing 任意長的地址的子網(wǎng)部分;地址格式 : a.b.c.d/x, 其中 x 是地址子網(wǎng)部分的比特長度) 。8、 子網(wǎng):從主機或路由器分離每個接口,生成孤立網(wǎng)路的島,每個孤立的網(wǎng)絡(luò)被稱為一個子網(wǎng)。 IP 地址(子網(wǎng)部分高階比特;主機部分低階比特)。9、 主機得到一個IP 地址 DHCP(動態(tài)主機配置協(xié)議, Dynamic HostConfiguration Protocol ):動態(tài)地從服務(wù)器得到地址,“即插即
22、用 ”。10、網(wǎng)絡(luò)從他的ISP的地址空間得到IP 地址的子網(wǎng)部分; ISP通過 ICANN得到地址塊。11、NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換,network address translation )12、ICMP(互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議):用于主機和路由器彼此交互網(wǎng)絡(luò)信息。其功能時:差錯報告;回聲請求/ 回答13、IPV6:數(shù)據(jù)報格式(固定長度40 字節(jié)首部) 。與 IPv4 的變化: IPv6沒有檢查和、選項,IPv6 不允許在中間路由器上進行分片與重新組裝。從 IPv4 到 IPv6 的遷移, 引入了隧道 (在 IPv 路由器之間IPv6 數(shù)據(jù)報作為IPv4 數(shù)據(jù)報的負載) 。14、選路算法:選路信息必
23、須在兩個方向流動(從一組參與路由器到一個非參與路由器;非參與路由器必須將隱藏網(wǎng)絡(luò)的信息傳給該組)。全局選路算法 (所有路由器具有完全的拓撲、鏈路費用信息,具有全局狀態(tài)信息的算法常被稱作鏈路狀態(tài)(LS)算法;分布式選路算法 (以迭代的、分布式的方式計算出最低費用路徑,距離向量(DV)算法)。15、LS算法可能振蕩。16、DV 算法會增加毒性逆轉(zhuǎn)。17、 RIP(選路信息協(xié)議) :距離矢量算法; 每 30 秒在鄰居之間經(jīng)響應報文(又稱通告) 交換;每個通告在 AS中包括多大 24 個目的網(wǎng)絡(luò)的列表。18、OSPF(開放最短路優(yōu)先) :使用鏈路狀態(tài)算法;公共可用;帶每個鄰居路由器一個項;通告散布到整
24、個AS。OSPF攜19、 BGP(邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議) :為每個 AS 提供了一種手段: 從相鄰 AS 獲得子網(wǎng)可達性信息; 向 AS內(nèi)部的所有路由器傳播可達性信息; 基于可達性信息和策略,決定到子網(wǎng)的好路由。20、 廣播選路( broadcast routing ):網(wǎng)絡(luò)層提供了從一個源節(jié)點到網(wǎng)絡(luò)中的所有其他節(jié)點交付分組的服務(wù)。21、 多播選路( multicast routing ):使單個源節(jié)點能夠向其他網(wǎng)路節(jié)點的一個子集發(fā)送分組的拷貝。22、IGMP: Internet 組管理協(xié)議。第五章鏈路層1、鏈路層服務(wù):成幀(將數(shù)據(jù)報封裝進幀,加上首部和尾部);鏈路接入(位于幀首部的“MAC”地址標識
25、符、目的地) ;相連節(jié)點間的可靠交付;流量控制 (相鄰發(fā)送和接收節(jié)點間的步調(diào)一致);差錯檢測 (差錯由信號衰減、噪聲所致,接收方檢測差錯的存在,信號發(fā)送方負責重傳或丟棄幀);糾錯 (接收方識別和糾正比特差錯,而不采取重傳);半雙工和全雙工 (使用半雙工,鏈路的兩端節(jié)點能夠傳輸,但不能同時)。2、差錯檢測:奇偶校驗,循環(huán)冗余檢測3、多路訪問協(xié)議:決定節(jié)點怎樣共享信道的分布式算法,如何定何時節(jié)點能夠傳輸。三大類: 信道劃分 (將信道劃分為較小的“段 ”時隙、頻率和編碼;為節(jié)點分配一部分專用) ;隨機訪問 (不劃分信道,允許碰撞,從“碰撞 ”恢復); 輪流(節(jié)點輪流,但有更多信息要發(fā)送的能夠輪流的較長時間) 。4、信道劃分MAC 協(xié)議:TDMA(時分多路訪問) 、FDMA(頻分多路訪問) 。5、隨機訪問 MAC 協(xié)議:時隙 ALHOHA; ALOHA; CSMA(載波偵聽多路訪問); CSMA/CD(具有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問) 。6、CSMA/CD:在短時間內(nèi)檢測到碰撞,碰撞的傳輸流產(chǎn),減少信道浪費7、“輪流” MAC 協(xié)議 :輪詢協(xié)議 (主節(jié)點以循環(huán)的方式輪詢每個節(jié)點) ;令牌傳遞協(xié)議 (當一個節(jié)點收到令牌時,僅當他有一些幀要發(fā)送時,他才持有這個令牌,否則,他立即向下一個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該令牌)。8、
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