第5章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與因特網(wǎng)基礎(chǔ)

第5章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與因特網(wǎng)基礎(chǔ)本章內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念因特網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)接入技術(shù)因特網(wǎng)的鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層因特網(wǎng)的傳輸層協(xié)議15.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念21網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的含義所謂的網(wǎng)絡(luò)互連（聯(lián)）就是指不同網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)之間通過網(wǎng)絡(luò)的連接或互連設(shè)備（中繼器、網(wǎng)橋、路由器或網(wǎng)關(guān)等）實現(xiàn)各個網(wǎng)絡(luò)段或子網(wǎng)間的互相連接，其目的在于實現(xiàn)各個網(wǎng)段或子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸、通信、交互與資源共享。（1）網(wǎng)絡(luò)的延伸每種局域網(wǎng)的最大距離都有限制，如10BASET中的100m。如果實際網(wǎng)絡(luò)的需要超過這個距離，就需要通過各種網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備來延伸網(wǎng)絡(luò)。（2）網(wǎng)絡(luò)的分段所謂的網(wǎng)絡(luò)分段就是將一個大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分解成幾個小的局域網(wǎng)（即子網(wǎng)），然后再通過互連設(shè)備（交換機、網(wǎng)橋或路由器）將各個子網(wǎng)連接成一個整體網(wǎng)絡(luò)。32.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的目的（1）采用各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備與互聯(lián)軟件將同一類型或不同類型的網(wǎng)絡(luò)相互連接在一起，組成地理覆蓋范圍更大、功能更強的網(wǎng)絡(luò)，最大限度地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享、信息交換和協(xié)同工作；（2）將一個大網(wǎng)絡(luò)分解為互聯(lián)的若干個較小的子網(wǎng)，以利于更有效地管理和使用網(wǎng)絡(luò)資源、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能、隔離故障以及提高安全保密性。3.幾個基本概念（1）同構(gòu)網(wǎng)具有相同特性的網(wǎng)絡(luò)，具有相同的通信協(xié)議，使用相同的操作系統(tǒng)；（2）異構(gòu)網(wǎng)具有不同傳輸性質(zhì)和通信協(xié)議以及操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。目前，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)大多是異構(gòu)網(wǎng)間的連接。實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)不是簡單的物理線路聯(lián)通，而是更為復(fù)雜的邏輯上的連接。4（3）互連互連即互相連接。指在兩個物理網(wǎng)絡(luò)之間至少要有一條物理鏈路和數(shù)據(jù)鏈路，這為兩個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換提供物質(zhì)基礎(chǔ)。物理互連并不能保證兩個網(wǎng)絡(luò)可以進行數(shù)據(jù)交換，因為這還取決于兩個網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議是否兼容。（4）互通（Intercommunication）互通即互相通信，指兩個網(wǎng)絡(luò)之間可以進行數(shù)據(jù)交換，僅涉及通信的兩個網(wǎng)絡(luò)之間端到端的連接和數(shù)據(jù)交換?；ネ榛ゲ僮魈峁┣疤帷＃?）互操作（Interoperability）互操作是兩個網(wǎng)絡(luò)中不同計算機系統(tǒng)之間具有透明地交換信息和訪問對方資源的能力，而不必考慮這兩個網(wǎng)絡(luò)上的硬件、軟件的差異?；ゲ僮鞑灰蕾囉诰唧w連接形式，是為支持應(yīng)用間的相互作用而創(chuàng)建的協(xié)議環(huán)境，一般由高層軟件實現(xiàn)。

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因此，互連、互通和互操作表示了由低到高三個層次的含義，互連是網(wǎng)絡(luò)連接的物質(zhì)基礎(chǔ)，互通是通信手段，互操作才是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的最終目的。只有解決好這三個層次的上的問題，才能實現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。4.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)要解決的問題

互連是針對不同的類型網(wǎng)絡(luò)互連，因而有許多需要解決，主要有：（1）不同的尋址方案（2）不同的最大分組長度（3）不同的網(wǎng)絡(luò)接入機制（4）不同的超時控制（5）不同差錯恢復(fù)方法（6）不同路由選擇技術(shù)（7）不同服務(wù)（面向連服務(wù)和無連接服務(wù)）等5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型61、LAN-LAN互聯(lián)在LAN-LAN互聯(lián)中，根據(jù)LAN的傳輸性質(zhì)和通信協(xié)議不同，又分為同構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)和異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)兩種形式。

⑴同構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)：指具有相同傳輸性質(zhì)和相同通信協(xié)議的局域網(wǎng)互聯(lián)。LAN-LAN互聯(lián)結(jié)構(gòu)圖PCPCPCPCLAN1LAN2互連設(shè)備⑵異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)：指兩種完全不同傳輸性質(zhì)和不同通信協(xié)議的局域網(wǎng)互聯(lián)。目前，不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)大多是異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)。異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)較復(fù)雜些，常用連接設(shè)備有網(wǎng)橋或路由器,如右圖所示。

5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型7WANWAN路由器WAN-WAN互聯(lián)結(jié)構(gòu)圖

2、LAN-WAN互聯(lián)

LAN-WAN互聯(lián)可以使不同單位或機構(gòu)的LAN連入范圍更大的網(wǎng)絡(luò)體系中。其連接如下圖所示。3、WAN-WAN互聯(lián)

WAN與WAN互聯(lián)一般在政府的電信部門或國際組織間進行將不同地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，以構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。WAN-WAN的互聯(lián)主要使用路由器或網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。其連接如下圖所示。WAN路由器PCLAN-WAN互聯(lián)結(jié)構(gòu)圖LANPCPC5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型8

4、LAN-WAN-LAN互聯(lián)

如果兩個局域網(wǎng)的地理位置相隔很遠，可以通過廣域網(wǎng)實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)的互聯(lián)。其連接如下圖所示。PCLAN-WAN-LAN互聯(lián)結(jié)構(gòu)圖WANPCPCPCPCPC路由器路由器路由器LANLANLAN6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的層次9

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)不僅要把多個網(wǎng)絡(luò)用物理線路連接起來，并且使用戶無法察覺不同網(wǎng)絡(luò)之間的差異。各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的功能不同，分屬于不同的層次。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)主要是將不同網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)之間通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接起來。網(wǎng)絡(luò)各互聯(lián)層與相應(yīng)設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。

圖互聯(lián)設(shè)備的層次關(guān)系網(wǎng)絡(luò)1

網(wǎng)橋、交換機（鏈路層）網(wǎng)關(guān)（高層）

路由器（網(wǎng)絡(luò)層）

中繼器、集線器（物理層）子絡(luò)1LAN1網(wǎng)段1網(wǎng)段2LAN2子絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)26網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的層次10

1、物理層的互聯(lián)用于兩個相同網(wǎng)段的互聯(lián)，所要解決的問題是在不同的電纜段之間復(fù)制位信號,互聯(lián)的主要設(shè)備是中繼器或集線器。

2、數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)用于同操作系統(tǒng)的局域網(wǎng)互聯(lián)，所要解決的問題是在網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，互聯(lián)的主要設(shè)備是網(wǎng)橋或交換機。

3、網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)用于LAN與LAN、LAN與WAN、WAN與WAN之間的互聯(lián)，所要解決的問題是在不同的網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組，互聯(lián)的主要設(shè)備是路由器。

4、高層互聯(lián)用于WAN與WAN互聯(lián)。所要解決的問題是對兩個網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層以下各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行轉(zhuǎn)換，互聯(lián)的主要設(shè)備是網(wǎng)關(guān)。11

物理層：中繼器/集線器

在電纜段之間復(fù)制比特流。沒有地址概念，因此從本質(zhì)上不能算是網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層應(yīng)用層物理層物理層中繼器集線器電纜段2電纜段1

數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋/交換機

在網(wǎng)段之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。

根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的信息（MAC地址）進行轉(zhuǎn)發(fā)。12物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層應(yīng)用層物理層網(wǎng)橋交換機數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)段1網(wǎng)段2

網(wǎng)絡(luò)層：路由器

在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)報文分組。

根據(jù)分組中的邏輯地址（IP地址）進行轉(zhuǎn)發(fā)。13鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層應(yīng)用層物理層路由器鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)114

更高層：網(wǎng)關(guān)

連接不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層/傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層/傳輸層物理層網(wǎng)關(guān)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)1應(yīng)用層/傳輸層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的歸納

物理層：使用中繼器或集線器在不同的電纜段之間復(fù)制位信號，無尋址功能；數(shù)據(jù)鏈路層：使用網(wǎng)橋或交換機在局域網(wǎng)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，用MAC地址尋址；網(wǎng)絡(luò)層：使用路由器在不同的網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組，用IP地址尋址；傳輸層及應(yīng)用層：使用網(wǎng)關(guān)提供更高層次的互連，用端口號或其他特定標(biāo)識尋址。155.2因特網(wǎng)的接入因特網(wǎng)的接入是指如何把用戶的計算機連接到因特網(wǎng)的接入點——因特網(wǎng)的邊緣路由器

.接入因特網(wǎng)的方式多種多樣，一般都是通過提供因特網(wǎng)接入服務(wù)的ISP(InternetServiceProvider)接入因特網(wǎng)。因特網(wǎng)接入采用了廣域網(wǎng)連接技術(shù)。從用戶類型劃分，因特網(wǎng)接入分為：住宅（居民區(qū)）接入機構(gòu)接入移動用戶接入165.2.1居民區(qū)因特網(wǎng)接入171、電話撥號接入

電話撥號入網(wǎng)可分為兩種：

一是個人計算機經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器和普通模擬電話線，與公用電話網(wǎng)連接。通過普通模擬電話撥號入網(wǎng)方式，數(shù)據(jù)傳輸能力有限，傳輸速率較低(最高56kb/s)，傳輸質(zhì)量不穩(wěn)，上網(wǎng)時不能使用電話。二是個人計算機經(jīng)過專用終端設(shè)備和數(shù)字電話線，與綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN,IntegratedServiceDigitalNetwork)連接。通過ISDN撥號入網(wǎng)方式，信息傳輸能力強，傳輸速率較高(128kb/s)，傳輸質(zhì)量可靠，上網(wǎng)時還可使用電話。

185.2.1居民區(qū)因特網(wǎng)接入ADSL即非對稱數(shù)字用戶線,在現(xiàn)有的普通電話線上提供：6~8Mbit/s的高速下行速率，640Kbit/s~1Mbit/s的上行速率；傳輸距離可達2.7km-3.6km。PSTN網(wǎng)絡(luò)ISP網(wǎng)絡(luò)DSL接入復(fù)用器AAA服務(wù)器ADSLModemADSLModem基于ADSL撥號接入的網(wǎng)絡(luò)連接形式Internet2、ADSL接入

19實現(xiàn)原理：ADSL調(diào)制解調(diào)器使用頻分多路復(fù)用技術(shù)，將用戶電話線帶寬劃分為3個頻段:0~4kHz用于傳送電話信號，20~50kHz用于傳送上行數(shù)字信息，150~500kHz用于速率為1.5Mbps的下行數(shù)字信息的傳輸.140~1100kHz用于速率為8Mbps的下行數(shù)字信息的傳輸。1.5Mbps傳統(tǒng)電話上行1Mbps0420501401505001100(kHz)ADSL技術(shù)的頻譜分布圖下行8Mbps20——將數(shù)字用戶線路改造成為具有3條獨立信道的通信管道，彼此可以互不干擾的傳輸各自的數(shù)據(jù)。ADSL管道下行數(shù)據(jù)信道上行數(shù)據(jù)信道語音信道接入方式：ISP對家庭用戶接入一般提供虛擬撥號(PPPoE)接入方式，對于局域網(wǎng)用戶接入可提供專線(靜態(tài)IP)接入方式。213、CableModem接入

基于有線電視的線纜調(diào)制解調(diào)器(CableModem)接入方式可以達到下行8Mb/s、上行2Mb/s的高速率接入。要實現(xiàn)基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的高速互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)還要對現(xiàn)有的CATV網(wǎng)絡(luò)進行相應(yīng)的改造?；谟芯€電視網(wǎng)絡(luò)的高速互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)有兩種信號上行信號傳送方式，一種是通過CATV網(wǎng)絡(luò)本身采用上下行信號分頻技術(shù)來實現(xiàn)，另一種通過CATV網(wǎng)傳送下行信號，通過普通電話線路傳送上行信號。

5.2.1居民區(qū)因特網(wǎng)接入224、光纖同軸混合HFC接入技術(shù)主干網(wǎng)為光纜，將光信號從局端傳輸?shù)骄用裥^(qū)光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，再通過同軸電纜傳輸?shù)接脩艏抑杏脩魟t使用電纜調(diào)制解調(diào)器CableModem(機頂盒）接入到網(wǎng)絡(luò)。分路器頭端控制中心分路器放大器分路器同軸電纜HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)頭端ODN光纖居民住宅放大器CMTS頭端ODN：光分配結(jié)點5.2.1居民區(qū)因特網(wǎng)接入23目前，HFC網(wǎng)絡(luò)的頻帶劃分情況：5~42MHz為上行通道，用于傳輸IP電話和狀態(tài)信息等。54~550MHz為下行通道，用于傳輸模擬電視節(jié)目，按照每路帶寬為6~8MHz，可以傳送各種不同制式的電視信號達60~80路。550~750MHz：用于傳送數(shù)字視頻信號以及各種雙向交互通信業(yè)務(wù)。750~1000MHz：用于未來可能出現(xiàn)的各種雙向通信業(yè)務(wù)。542545507501000MHzHFC網(wǎng)絡(luò)頻譜劃分上行信道模擬電視數(shù)字信號保留下行信道24性能指標(biāo)：1)CableModem的下行速率：3~10Mbps，2)最高可達36Mbps；而上行速率一般為0.2~2Mbps，最高可達10Mbps。HFC網(wǎng)絡(luò)存在的主要問題：1)HFC屬于模擬技術(shù)，不符合數(shù)字化的發(fā)展方向。盡管可以實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號共存，但在較長時間內(nèi)仍要以模擬信號為主。2)需要對現(xiàn)有的CATV網(wǎng)絡(luò)進行雙向傳輸改造，這需要大量的資金和時間；3)由于上行信道采用共享方式，因此存在傳輸沖突問題；而且下行信道的帶寬也略顯不足。5.2.2機構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)：局域網(wǎng)25

一般單位的局域網(wǎng)都已接入Internet,局域網(wǎng)用戶即可通過局域網(wǎng)接入Internet。局域網(wǎng)接入傳輸容量較大，可提供高速、高效、安全、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接?，F(xiàn)在許多住宅小區(qū)也可以利用局域網(wǎng)提供寬帶接入。

26公司/大學(xué)局域網(wǎng)

(LAN)將端系統(tǒng)連接到端接路由器以太網(wǎng)(Ethernet):

共享或?qū)＞€電纜將端系統(tǒng)連接端系統(tǒng)和路由器10Mb/s,100Mb/s,1Gb/s以太網(wǎng)應(yīng)用:

企事業(yè)單位,家庭用戶普遍使用的LAN275.2.3寬帶無線接入（BWA）技術(shù)寬帶無線接入服務(wù)：帶寬超過2Mbps的無線接入技術(shù)。802.11無線局域網(wǎng)（WLAN）重點解決小范圍內(nèi)的移動結(jié)點通信問題。但由于用戶數(shù)和覆蓋范圍的限制，無法用于大范圍的無線接入。802.16無線城域網(wǎng)（WMAN）的重點是解決更大范圍的固定結(jié)點數(shù)據(jù)通信問題。標(biāo)準(zhǔn)的頒布和WiMAX技術(shù)的成熟，城域?qū)拵o線接入技術(shù)快速進入實際應(yīng)用。802.16d網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)802.16f網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)28無線廣域網(wǎng)（MWAN）

覆蓋全國或全球范圍內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)，可以使筆記本電腦、智能手機、PDA或其它設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何位置接入到互聯(lián)網(wǎng)。與無線局域網(wǎng)和無線城域網(wǎng)相比，除了可以提供更大范圍的無線接入外，還主要體現(xiàn)在快速移動性上。

從目前的應(yīng)用來看，其信息傳輸速率并不高，一般無法滿足多媒體應(yīng)用的需要，只能適用于手機、PDA等處理能力較低的弱終端，而對于具有高強處理能力的筆記本電腦來說，是不太適宜的。典型的無線廣域網(wǎng)包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)、GSM和CDMA移動通信系統(tǒng)，以及未來的3G、超3G和4G技術(shù)。無線廣域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.20。5.3因特網(wǎng)的鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層因特網(wǎng)的鏈路層的內(nèi)容相對其它層來說比較簡單，主要涉及的協(xié)議有撥號訪問的點對點協(xié)議(point-to-point,簡稱ppp協(xié)議)及局域網(wǎng)的鏈路控制協(xié)議HDLC。相關(guān)的議題還包括：通過局域網(wǎng)接入因特網(wǎng)時ARP與IP的交互問題。因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要包括：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議ICMP路由協(xié)議組播協(xié)議IGMP295.3.1因特網(wǎng)的點對點協(xié)議PPP目前使用最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點對點協(xié)議PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用PPP協(xié)議。局域網(wǎng)主機通過點對點鏈路接入因特網(wǎng)時，使用PPPoE協(xié)議（全稱PointtoPointProtocoloverEthernet基于以太網(wǎng)的點對點協(xié)議）。301PPP設(shè)計要求[RFC1557]幀封裝:

將網(wǎng)絡(luò)層的分組封裝到數(shù)據(jù)鏈路層的幀中同時可以承載任意網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)(不僅僅是IP)提供向上分用的能力位流透明:

在數(shù)據(jù)字段中，必須能攜帶任意組合的位流錯誤檢測(但無需校正)網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商:

客戶端可以學(xué)習(xí)/配置對方提供的網(wǎng)絡(luò)地址312PPP無需做的工作錯誤校正/恢復(fù)流量控制有序遞交支持多點鏈路32錯誤恢復(fù)、流量控制、分組的有序遞交都被移到更高層（在端點，或者說端到端）去解決了!3PPP協(xié)議的基本功能幀定界：規(guī)定特殊字符作為幀定界符保證透明傳輸差錯檢測：丟棄有差錯的幀支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議支持多種鏈路：面向比特的同步鏈路或面向字符的異步鏈路，全雙工鏈路334PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段F

：表示一個幀的開始或結(jié)束，是幀的定界符 規(guī)定值為0x7E（01111110）。當(dāng)連續(xù)傳輸兩個幀時，前一個幀的結(jié)束標(biāo)志字段F可以兼作后一幀的起始標(biāo)志字段。34IP數(shù)據(jù)報1211字節(jié)12不超過1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部地址字段A：規(guī)定值為0xFF。實際上并不起作用?？刂谱侄蜟

：規(guī)定值為0x03。實際上并不起作用。Protocol：數(shù)據(jù)類型，即幀中攜帶的數(shù)據(jù)屬于哪一個上層協(xié)議(LCP,IP,IPCP,…)

幀較驗序列FCS：16位，采用CRC-CCITT生成多項式355透明傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法當(dāng)信息字段中出現(xiàn)和標(biāo)志字段一樣的比特組合（0x7E）時，要采取某種措施使之不被解釋為幀的定界符。PPP用于異步傳輸鏈路時，采用字節(jié)填充方法PPP用于同步傳輸鏈路時，采用零比特填充方法36（1）字節(jié)填充法標(biāo)志字符的值是0x7e，因此當(dāng)該字符出現(xiàn)在信息字段中時，PPP需要對它進行轉(zhuǎn)義。在同步鏈路中，該過程是通過一種稱作比特填充(bitstuffing)的硬件技術(shù)來完成的。在異步鏈路中，特殊字符0x7d用作轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)它出現(xiàn)在PPP數(shù)據(jù)幀中時，那么緊接著的字符的第6個比特要取其反碼，具體實現(xiàn)過程如下：

371）將信息字段中出現(xiàn)的每一個0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5E)2）若信息字段中出現(xiàn)一個0x7D的字節(jié),則將其轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(0x7D,0x5D)。3)默認情況下，如果字符的值小于0x20（比如，一個ASCII控制字符），一般都要進行轉(zhuǎn)義。例如，遇到字符0x01時需連續(xù)傳送0x7d和0x21兩個字符（這時，第6個比特取補碼后變?yōu)?，而前面兩種情況均把它變?yōu)?）。

字節(jié)填充38Flag位模式出現(xiàn)在發(fā)送數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)中的Flag位模式被轉(zhuǎn)換成“雙字節(jié)模式”101010（2）零比特填充法使一幀的信息字段中不會出現(xiàn)6個連續(xù)1。在發(fā)送端，當(dāng)信息字段的一串比特流中有5個連續(xù)1時，就立即填入一個0。在接收端，對信息字段的比特流進行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)1時，就將其后的一個0刪除，從而還原信息。39零比特的填充與刪除40數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好出現(xiàn)和F字段一樣的情況01001111110001010會被誤認為是F字段發(fā)送端在5個連1之后填入0比特再發(fā)送出去填入0比特010011111010001010在接收端將5個連1之后的0比特刪除，恢復(fù)原樣在此位置刪除填入的0比特0100111110100010106PPP協(xié)議的工作過程當(dāng)用戶撥號接入ISP時，建立一條物理連接。PC機發(fā)送一系列的LCP（連接控制協(xié)議LinkControlprotocol）分組（封裝成多個PPP幀）。這些分組及其響應(yīng)選擇一些PPP參數(shù)。進行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP（NetworkControlProtocol網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議）給新接入的PC機分配一個臨時的IP地址，使PC機成為因特網(wǎng)上的一個主機。通信完畢時，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的IP地址。接著，LCP釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。41425.3.2因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層與IP協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層在數(shù)據(jù)鏈路層提供的兩個相鄰端點之間的數(shù)據(jù)幀的傳送功能上，進一步管理網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)設(shè)法從源端經(jīng)過若干個中間節(jié)點傳送到目的端，從而向傳輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層的目的是實現(xiàn)兩個端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送。網(wǎng)絡(luò)層功能：（1)路由選擇

路由選擇也叫做路徑選擇，是根據(jù)一定的原則和路由選擇算法在多結(jié)點的通信子網(wǎng)中選擇一條最佳路徑。確定路由選擇的策略稱為路由算法。43(2)流量控制

流量控制的作用是控制阻塞，避免死鎖。

網(wǎng)絡(luò)的吞吐量（數(shù)據(jù)包數(shù)量/秒)與通信子網(wǎng)負荷（即通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量）有著密切的關(guān)系。

對防止出現(xiàn)阻賽和死鎖，需進行流量控制，通?？刹捎没瑒哟翱凇㈩A(yù)約緩沖區(qū)、許可證和分組丟棄四種方法。（3）網(wǎng)際互連445.3.2因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層與IP協(xié)議因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層功能：路由表路由協(xié)議路由選擇RIP,OSPF,BGPIP協(xié)議地址轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)報格式分組處理ICMP協(xié)議錯誤報告路由器“信令”傳輸層:TCP,UDP數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層IGMP協(xié)議組播信息交互組播路由選擇網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議組成因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分成四部分：網(wǎng)際協(xié)議（IP）、路由選擇協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議（ICMP）和組播協(xié)議（IGMP）。網(wǎng)際協(xié)議：決定了網(wǎng)絡(luò)層的編址機制，數(shù)據(jù)報的格式（網(wǎng)絡(luò)層的PDU），各節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)報的字段所應(yīng)采取的動作。IP協(xié)議有兩個版本，IPv4[RFC791]和IPv6[RFC2373，RFC2460]。路由選擇協(xié)議：決定數(shù)據(jù)報在發(fā)送過程中由信源到信宿所經(jīng)過的路由器。網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議：可以為用戶提供網(wǎng)絡(luò)中的各種運行信息。組播協(xié)議：由于數(shù)據(jù)報的發(fā)送無須建立過程和響應(yīng)信息，因此可以支持因特網(wǎng)上的多點同時傳送，但由于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議設(shè)計上的限制，多點傳送解決起來比較復(fù)雜。455.3.2因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層與IP協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議IP－InternetProtocolIP是因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層中最重要的協(xié)議提供數(shù)據(jù)報（Datagram）的投遞服務(wù)（主機到主機）在不同的數(shù)據(jù)鏈路層上進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作IP的數(shù)據(jù)報投遞服務(wù)是非連接的，不可靠的非連接數(shù)據(jù)報之間沒有相互的依賴關(guān)系；不能保證報文的有序投遞。不可靠數(shù)據(jù)報的投遞沒有任何品質(zhì)保證（QoS），數(shù)據(jù)報可能被正確投遞，可能被丟棄。46IP地址及子網(wǎng)IP地址:32bit的邏輯地址,用來標(biāo)識主機或路由器的網(wǎng)絡(luò)接口；網(wǎng)絡(luò)接口:

用于連接主機與路由器之間的物理鏈路：路由器有多個接口主機可能有一個，也可能有多個接口IP地址只與設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口有關(guān)IP地址書寫方法：32bit劃分為4個字節(jié)寫成點分的4個十進制數(shù)471.IP地址的兩種表示方法32位二進制數(shù)（適于計算機存儲、運算）4個用園點隔開的十進制數(shù)（適于人讀寫）例：十進制202.112.0.36

計算機自動轉(zhuǎn)換 二進制11001010 01110000 00000000 00100100

11001010

01110000

00000000

00100100

2.IP地址的組成131.107.3.2401101011100000110000001100011000

IP地址通常由類別號、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(Net)和主機標(biāo)識(Host)三部分組成。4個字節(jié)32位網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識主機標(biāo)識類別號網(wǎng)絡(luò)號：用于識別主機所在的網(wǎng)絡(luò)；主機號：用于識別該網(wǎng)絡(luò)中的主機

IP地址分為五類，A類保留給政府機構(gòu)，B類分配給中等規(guī)模的公司，C類分配給任何需要的人，D類用于組播，E類用于實驗，各類可容納的地址數(shù)目不同。

A、B、C三類IP地址的特征：當(dāng)將IP地址寫成二進制形式時，A類地址的第一位總是O，B類地址的前兩位總是10，C類地址的前三位總是110。

1）

A類地址（1）A類地址第1字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，其它3個字節(jié)為主機地址。（2）A類地址范圍：—54

3.各類地址解析（3）A類地址中的私有地址和保留地址：①10.X.X.X是私有地址（所謂的私有地址就是在互聯(lián)網(wǎng)上不使用，而被用在局域網(wǎng)絡(luò)中的地址）。范圍（-55）②127.X.X.X是保留地址，用做循環(huán)測試用的。

2）B類地址（1）B類地址第1字節(jié)和第2字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，其它2個字節(jié)為主機地址。（2）B類地址范圍：—54。（3）B類地址的私有地址和保留地址①—55是私有地址②169.254.X.X是保留地址。

3）

C類地址（1）C類地址第1字節(jié)、第2字節(jié)和第3個字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，第4個個字節(jié)為主機地址。另外第1個字節(jié)的前三位固定為110。（2）C類地址范圍：

—54。（3）C類地址中的私有地址：

192.168.X.X是私有地址。

(-55)

4）

D類地址（1）D類地址不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址，它的第1個字節(jié)的前四位固定為1110。（2）D類地址范圍：—54

5）

E類地址（1）E類地址不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址，它的第1個字節(jié)的前五位固定為11110。（2）E類地址范圍：—54IP地址歸納“分類”編址：54to55to55to55to55Range0NetID10110NetID1110MulticastAddressHostIDNetIDHostIDHostIDClassABCD8bits8bits8bits8bits最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)=27-2=126最大主機數(shù)=224-2=16777214最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)=214=16384最大主機數(shù)=216-2=65534最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)=221=2097152最大主機數(shù)=28-2=254IP地址地址類別網(wǎng)絡(luò)位主機位004206AB00C4CB6不存在的IP地址分類練習(xí)保留的IP地址以下這些IP地址具有特殊的含義:

5600...000000...000011...111111...1111本機本網(wǎng)中的主機局域網(wǎng)中的廣播回路(Loopback)00...00主機號1111...1111網(wǎng)絡(luò)號127任意值0000...0000網(wǎng)絡(luò)號對指定網(wǎng)絡(luò)的廣播網(wǎng)絡(luò)地址一般來說，主機號部分為全“1”的IP地址保留用作廣播地址；主機號部分為全“0”的IP地址保留用作網(wǎng)絡(luò)地址。4.IP地址獲取方法

IP地址由國際組織國際網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC（NetworkInformationCenter）統(tǒng)一分配。目前全球有三個這樣的網(wǎng)絡(luò)信息中心：ENIC——負責(zé)歐洲地區(qū)APNIC——負責(zé)亞太地區(qū)InterNIC——負責(zé)美國及其他地區(qū)國內(nèi)由中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)負責(zé)，也可向國內(nèi)一些代理機構(gòu)申請IP地址。

5.網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)）掩碼劃分子網(wǎng)的原因

IP地址的緊缺和地址分配中的浪費形成一對矛盾。

設(shè)置子網(wǎng)可提高網(wǎng)絡(luò)安全性。特點：多個物理網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)）共享一個IP網(wǎng)絡(luò)地址空間（常常為B類）

IP地址主機部分的一些比特作為子網(wǎng)號，網(wǎng)絡(luò)號＋子網(wǎng)ID＋主機ID

只有本地路由器知道子網(wǎng)的存在，對外有一個相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，但對內(nèi)又有不同的子網(wǎng)號碼。

標(biāo)識哪些地址屬于網(wǎng)絡(luò)部分，哪些地址屬于主機部分。本地路由器通過子網(wǎng)掩碼來截取子網(wǎng)號。

它的主要作用有兩個，一是用于確定廠地址中的網(wǎng)絡(luò)號和主機號;二是用于將一個大的IP網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小的子網(wǎng)絡(luò)。子網(wǎng)掩碼以4個字節(jié)32bit表示。

子網(wǎng)掩碼中為1的部分定位網(wǎng)絡(luò)號，為零的部分定位主機號。因此，當(dāng)廠地址與子網(wǎng)掩碼二者相“與”（and）時，非零部分即為網(wǎng)絡(luò)號，為零部分即為主機號。

A類地址：，B類地址，C類地址子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼可以決定IP地址的哪一部分是網(wǎng)絡(luò)號，而子網(wǎng)掩碼又可以人工進行設(shè)定，因此，可以通過修改子網(wǎng)掩碼的方式來改變原有地址分類中規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)號和主機號。

也就是說，根據(jù)實際需要，可以使用B類或C類地址的子網(wǎng)掩碼（即或），將原有的A類地址的網(wǎng)絡(luò)號由一個字節(jié)改變?yōu)槎€或三個字節(jié)，或者使用C類地址的子網(wǎng)掩碼（即），將原有B類地址的網(wǎng)絡(luò)號由二個字節(jié)改變?yōu)槿齻€字節(jié)，從而增加網(wǎng)絡(luò)數(shù)量，減少每個網(wǎng)絡(luò)中的主機容量；也可以使用B類地址的子網(wǎng)掩碼（即）將C類地址的子網(wǎng)掩碼由三個字節(jié)改變?yōu)槎€字節(jié)，從而增加每個網(wǎng)絡(luò)中的主機容量，減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)。子網(wǎng)規(guī)劃與劃分實例講解

在國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)上有成千百萬臺主機（host），為了區(qū)分這些主機，人們給每臺主機都分配了一個專門的“地址”作為標(biāo)識，稱為IP地址。子網(wǎng)掩碼的作用是用來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)上的主機是否在同一網(wǎng)絡(luò)段內(nèi)。子網(wǎng)掩碼不能單獨存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址兩部分。需要進行子網(wǎng)規(guī)劃一般兩種情況：一、

給定一個網(wǎng)絡(luò)，整個網(wǎng)絡(luò)地址可知，需要將其劃分為若干個小的子網(wǎng)二、

全新網(wǎng)絡(luò)，自由設(shè)計，需要自己指定整網(wǎng)絡(luò)地址,后者多了一個根據(jù)主機數(shù)目確定主網(wǎng)絡(luò)地址的過程，其他一樣。例：學(xué)院新建4個機房，每個房間有25臺機器，給定一個網(wǎng)絡(luò)地址：，現(xiàn)在需要將其劃分為4個子網(wǎng)。分析：是一個C類的IP地址，標(biāo)準(zhǔn)掩碼為：1.給定一個網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)要求劃分子網(wǎng)要劃分為4個子網(wǎng)必然要向最后的8位主機號借位，那借幾位呢？我們來看要求：4個機房，每個房間有25臺機器，那就是需要4個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)下面最少25臺主機?？紤]擴展性，一般機房能容納機器數(shù)量是固定的，建設(shè)好之后向機房增加機器的情況較少，增加新機房（新子網(wǎng)）情況較多。我們依據(jù)子網(wǎng)內(nèi)最大主機數(shù)來確定借幾位。使用公式2n-2>=最大主機數(shù)2n-2>=2525-2=30>=25所以主機位數(shù)n為：5相對應(yīng)的子網(wǎng)需要借3位

確定了子網(wǎng)部分，后面就簡單了，前面的網(wǎng)絡(luò)部分不變，看最后的這8位得到6個可用的子網(wǎng)地址：全部轉(zhuǎn)換為點分十進制表示11000000101010000000101000100000=211000000101010000000101001000000=411000000101010000000101001100000=611000000101010000000101010000000=2811000000101010000000101010100000=6011000000101010000000101011000000=92子網(wǎng)掩碼：11111111111111111111111111100000=24這就得出了所有子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址，那個子網(wǎng)的主機地址呢？注意在一個網(wǎng)絡(luò)中主機地址全為0的IP是網(wǎng)絡(luò)地址，全為1的IP是網(wǎng)絡(luò)廣播地址，不可用所以我們的子網(wǎng)地址和子網(wǎng)主機地址如下：子網(wǎng)1：2掩碼：24主機IP：3—62子網(wǎng)2：4掩碼：24主機IP：5—94子網(wǎng)3：6掩碼：24主機IP：7—126子網(wǎng)4：28掩碼：24主機IP：29—158子網(wǎng)5：60掩碼：24主機IP：61—190子網(wǎng)6：92掩碼：24主機IP：93—222

例2：現(xiàn)需要對一個局域網(wǎng)進行子網(wǎng)劃分，其中，第一個子網(wǎng)包含100臺計算機，第二個子網(wǎng)包含50臺計算機，第三個子網(wǎng)包含25臺計算機。如果分配給該局域網(wǎng)一個C類ip地址，請寫出IP地址分配方案，并填寫下表

網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼最小IP地址最大IP地址廣播地址分析：要把ip地址分為3個子網(wǎng)，第1子網(wǎng)有計算機數(shù)100臺，2子網(wǎng)有計算機50臺，3子網(wǎng)有計算機25臺，說明用默認子網(wǎng)掩碼實現(xiàn)不了方案。因此要從主機號中借位作為子網(wǎng)地址。解：1）求出要表示100臺計算機，要用多少位二進制。

2n-2>=100N=7

說明要標(biāo)識100臺計算機要用7位二進制。從主機號中只允許借一位二進制作為子網(wǎng)號。

00000000

0

1（0原則是為預(yù)留地址)本例中0應(yīng)該設(shè)為子網(wǎng)位本網(wǎng)段廣播地址所以第1子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為：

子網(wǎng)掩碼為：28

主機網(wǎng)絡(luò)地址為：

---26

2）第2、3子網(wǎng)劃分只能把28這個大網(wǎng)段再劃分成二個小網(wǎng)段:

子網(wǎng)2的主機數(shù)50臺,因此6位主機位就可以滿足要求(2×2×2×2×2×2=64個IP),這樣子網(wǎng)位就可以確定下來,除6位主機位還剩1位借用作網(wǎng)絡(luò)位,子網(wǎng)除128和191這二個IP不能用,還有62個IP就可以滿足50臺主機。

10000000

0

1已借給前1子網(wǎng)（0原則是為預(yù)留地址)本例中0應(yīng)該設(shè)為子網(wǎng)位本網(wǎng)段廣播地址所以第2子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為:28

子網(wǎng)掩碼為:92

主機網(wǎng)絡(luò)地址為：

29---90

3）第3子網(wǎng)為92網(wǎng)段，子網(wǎng)3的主機數(shù)25臺,因此5位主機位就可以滿要求(2×2×2×2×2=32個IP),這樣子網(wǎng)位就可以確定下來,除5位主機位還剩1位借用作網(wǎng)絡(luò)位,子網(wǎng)除192和255這二個IP不能用,還有30個IP就可以滿足25臺主機。

11

000000

0

1已借給1子網(wǎng)已借給2子網(wǎng)（0原則是為預(yù)留地址)本例中0應(yīng)該設(shè)為子網(wǎng)位本網(wǎng)段廣播地址所以第3子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為：92子網(wǎng)掩碼為：24主機網(wǎng)絡(luò)地址為:

93---23

2.未給定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)子網(wǎng)的劃分及每個子網(wǎng)的主機數(shù)量，自由確定網(wǎng)絡(luò)地址。

分析：不給定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)主機數(shù)量，自由確定網(wǎng)絡(luò)地址，就需要我們選擇A類、B類、C類IP的問題。如何選擇？其實就是通過公式

主機數(shù)量=子網(wǎng)數(shù)*每子網(wǎng)的計算機數(shù)來確定何類IP地址。

分析：（1）子網(wǎng)號為4個，實際要6個（每個子網(wǎng)有首子網(wǎng)塊一般不用、尾子網(wǎng)塊不能用，各位全為“0”的網(wǎng)絡(luò)號被解釋成“本”網(wǎng)絡(luò)，為"1"的網(wǎng)絡(luò)地址用于廣播之用，叫做廣播地址。所謂廣播，指同時向同一子網(wǎng)所有主機發(fā)送報文。）（1）計算機為30臺，等于每個子網(wǎng)要準(zhǔn)備32主機號（每個子網(wǎng)塊可分配的主機IP地址中又有首、尾兩個不能使用，一個是子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址，一個是子網(wǎng)廣播地址）有了子網(wǎng)數(shù)及每個子網(wǎng)的計算機數(shù)，就可以計算得到總的主機數(shù)：

（4+2）*（30+2）=192

C類IP地址比較適合該單位，假設(shè)給了IP地址，如何劃分子網(wǎng)？例：為了提高網(wǎng)絡(luò)的性能，加強網(wǎng)絡(luò)的安全性。某單位的計算機按財務(wù)、人事、配件、售后這4個部門統(tǒng)籌劃分，每個部門用一個獨立的子網(wǎng)（總共4個子網(wǎng)），每個子網(wǎng)臺計算機數(shù)為30以內(nèi)。問那類IP地址的比較適合該單位用。

單位為了擴大規(guī)模，增加了兩個部門，每個部門的機器也增加了。例如，劃分了6個獨立的子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有50臺機器。何類IP地址較適合該單位？

分析：根據(jù)公式計算機總數(shù)=子網(wǎng)絡(luò)數(shù)*每子網(wǎng)的計算機數(shù)（6+2）*（50+2）=416B類Ip地址較適合。

例1：某一主機IP地址為0,子網(wǎng)掩碼為48,問該子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為什么？主機地址范圍為什么？最大主機地址為多少？

分析：該IP地址為C類IP地址；C類IP地址的默認子網(wǎng)掩碼為，目前子網(wǎng)的IP地址的子網(wǎng)掩碼為48，從子網(wǎng)的掩碼可以知道，ip地址0中，子網(wǎng)絡(luò)號不是為，主機號也不是為0.（48）10=（11111111.11111111.11111111.11111000）23.已知某一主機IP地址及子網(wǎng)掩碼，要判斷其網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址、主機范圍。(60)10=(00111100)2網(wǎng)絡(luò)號標(biāo)識部分主機號標(biāo)識部分（00111000）2=（56）10該ip地址的子網(wǎng)號為6

標(biāo)識主機號的數(shù)據(jù)有：001，010，011，100，101，110。最大的110

（00111110）2=（62）10所以最大主機地址為：2例2：某一主機IP地址為，子網(wǎng)掩碼為，問該子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為什么？最大主機地址為多少？

分析：為A類地址，默認子網(wǎng)掩碼為：

，現(xiàn)在的子網(wǎng)掩碼為

說明不是為子網(wǎng)號，也不是主機號。解步驟：1）把子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換為二進制：=11111111.11111111.11111000.000000002）判斷掩碼借位11111111.11111111.11111000.000000003)把IP地址中含有借位為子網(wǎng)號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進制（193）10=（11000001）2為網(wǎng)絡(luò)號的組成部分為主機號的組成部分4）把借位為子網(wǎng)號的二進制轉(zhuǎn)換為十進制（11000000）2=（192）10因此網(wǎng)絡(luò)地址為：最大主機地址為:55

IP數(shù)據(jù)報的格式一個IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。固定部分可變部分04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識區(qū)分服務(wù)總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分數(shù)據(jù)部分首部IP數(shù)據(jù)報首部發(fā)送在前可變部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識區(qū)分服務(wù)總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分數(shù)據(jù)部分首部IP數(shù)據(jù)報固定部分發(fā)送在前首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分數(shù)據(jù)部分首部IP數(shù)據(jù)報固定部分可變部分區(qū)分服務(wù)發(fā)送在前首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分版本——占4位，指IP協(xié)議的版本目前的IP協(xié)議版本號為4(即IPv4)區(qū)分服務(wù)1.IP數(shù)據(jù)報首部的固定部分中的各字段首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分首部長度——占4位，可表示的最大數(shù)值(0001----1111)是15個單位(一個單位為4字節(jié))因此IP的首部長度的最大值是60字節(jié)。區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分區(qū)分服務(wù)——占8位，用來獲得更好的服務(wù)在舊標(biāo)準(zhǔn)中叫做服務(wù)類型，但實際上一直未被使用過。1998年這個字段改名為區(qū)分服務(wù)。只有在使用區(qū)分服務(wù)（DiffServ）時，這個字段才起作用。在一般的情況下都不使用這個字段.區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分總長度——占16位，指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報的最大長度為65535字節(jié)?？傞L度必須不超過最大傳送單元MTU。

區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分標(biāo)識(identification)占16位，它是一個計數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報的標(biāo)識。區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識區(qū)分服務(wù)總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分標(biāo)志(flag)占3位，目前只有前兩位有意義。標(biāo)志字段的最低位是MF(MoreFragment)。MF1表示后面“還有分片”。MF0表示最后一個分片。標(biāo)志字段中間的一位是DF(Don'tFragment)。只有當(dāng)DF0時才允許分片。

首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分片偏移(12位)指出：較長的分組在分片后某片在原分組中的相對位置。片偏移以8個字節(jié)為偏移單位。區(qū)分服務(wù)91

因特網(wǎng)主機中IP路由處理路由概念

所謂的路由（Routing），是指將數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)（源端網(wǎng)絡(luò)）運送到另一個網(wǎng)絡(luò)（目的端網(wǎng)絡(luò)），并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給目的主機的過程路由的3要素（1）目的地址（2）所有可能的路由（3）最佳的路由

因特網(wǎng)主機中IP路由處理92

為分組選擇一條從源主機到目的主機的最佳路徑?？蛇x路徑不止一條路徑可能要跨越多個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)路由選擇功能的設(shè)備是路由器。對每一個接收到的分組，路由器必須確定從哪條路徑將其轉(zhuǎn)發(fā)出去。路由器根據(jù)其內(nèi)部保存的一張路由表轉(zhuǎn)發(fā)分組。路由表中存放了到達其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息。目的網(wǎng)絡(luò)地址(可以為一主機地址或網(wǎng)絡(luò)地址）下一跳（路由器）地址（可以為路由器地址也可以為網(wǎng)絡(luò)接口地址）標(biāo)志（有兩個標(biāo)志一個是指示為目的IP是為主機地址還是網(wǎng)絡(luò)地址；另一指示為是下一個路由ip地址還是網(wǎng)絡(luò)接口地址）網(wǎng)絡(luò)接口（指定數(shù)據(jù)報發(fā)往的接口）路由表的有關(guān)概念路由器如何確定最佳路由？——路由表（RoutingTable）1.路由表的信息路由表是保存到達其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息的數(shù)據(jù)庫包含目的網(wǎng)絡(luò)地址（號）、傳輸路徑、傳輸開銷等2.路由選擇概念根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表并確定分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的過程稱為路由選擇（Routing）。3.路由算法概念路由表的信息隨網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化而變化——建立、更新路由表的算法稱為路由算法（RoutingAlgorithm）：網(wǎng)絡(luò)中的每個路由器都會根據(jù)路由算法定時地或在網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時更新其路由表；靜態(tài)路由：由網(wǎng)絡(luò)管理員預(yù)先手工設(shè)置路由信息；動態(tài)路由：由路由器在運行時動態(tài)地建立與更新。4.路由選擇協(xié)議自動學(xué)習(xí)、記憶網(wǎng)絡(luò)的變化并根據(jù)路由算法重新計算路由的協(xié)議稱為路由選擇協(xié)議（RoutingProtocol）。9394路由表的基本內(nèi)容AB路由器A的路由表.3.1.2.3目的網(wǎng)絡(luò)地址路徑（下一結(jié)點）路徑成本/開銷直接交付0直接交付01路徑：用下一路由器對應(yīng)端口的IP地址來表示。路徑成本/開銷：用線路速度、距離或跨越的路由器的個數(shù)（步跳數(shù)）、成本、線路可靠性等表示。（大多數(shù)情況下用步跳數(shù)來表示）路由表的基本內(nèi)容注意：路由器是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包的，所以路由表中存放的是目的網(wǎng)絡(luò)號，而不是目的主機號。類比：郵政局在城市間轉(zhuǎn)發(fā)信件依據(jù)的是城市名而不是收信人姓名。這樣做的優(yōu)點是路由表?。ňW(wǎng)絡(luò)的數(shù)目要比主機少的多），節(jié)省路由器的存儲空間，路由表的路由更新速度快。95路由器的路由選擇過程采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方法：(具體過程）1）接收并緩存IP數(shù)據(jù)分組；2）提取分組中的目的主機的IP地址；3）計算目的主機所在的網(wǎng)絡(luò)地址；4）用目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑：如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸入接口連接的網(wǎng)絡(luò)，則丟棄；如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸出接口連接的網(wǎng)絡(luò)，則直接遞交；如果找到匹配項，則通過對應(yīng)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果有默認路徑，則通過與默認路徑對應(yīng)的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去；未查到，丟棄該分組。96路由表的維護路由表如何建立？如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變化進行更新？靜態(tài)路由：由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置并隨時更新靜態(tài)路由特點：網(wǎng)絡(luò)管理員的工作負擔(dān)重，容易出錯，適應(yīng)性差；簡單、開銷小，只適用于小型網(wǎng)絡(luò)。動態(tài)路由：路由器運行過程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況動態(tài)地維護動態(tài)路由特點：減輕了網(wǎng)絡(luò)管理員的工作負擔(dān)重；實時性好，適應(yīng)性好；能夠滿足大型網(wǎng)絡(luò)的需要；因要搜集網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)開銷有所增加，實現(xiàn)也比較復(fù)雜。因特網(wǎng)中的路由器采用的都是動態(tài)路由。9798

通信子網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點和目的節(jié)點提供了多條傳輸路徑的可能性。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在收到一個分組后，要確定向一下節(jié)點傳送的路徑，這就是路由選擇。在數(shù)據(jù)報方式中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點要為每個分組路由做出選擇；而在虛電路方式中，只需在連接建立時確定路由。確定路由選擇的策略稱路由算法。路由（徑）選擇——根據(jù)一定的原則和算法在所有傳輸通路中選擇一條通往目的結(jié)點的最佳路徑。路由選擇算法——路由選擇過程中采用的策略。路由協(xié)議和路由算法991、根據(jù)能否適應(yīng)通信量和拓撲結(jié)構(gòu)變化非自適應(yīng)（靜態(tài)路由）：可靠性差、簡單自適應(yīng)（動態(tài)路由）：實現(xiàn)復(fù)雜、可靠性高——實用

路由算法分類：100

距離向量路由選擇算法是一種最基本的動態(tài)路由選擇算法。原理：讓每個路由器維護一張路由表，表中給出了到每個目的地已知的最佳距離和路徑。通過與相鄰路由器之間周期性地相互交換信息，來更新表中的信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，路由器之間也將及時地相互通知有關(guān)變更信息?；舅枷耄好總€結(jié)點保持兩個向量和；每隔一段時間（如128ms）相鄰節(jié)點交換時延向量；根據(jù)收到的全部時延向量修改本結(jié)點時延向量和后繼結(jié)點時延向量。距離向量路由選擇算法101

延遲向量其中：

A為結(jié)點的所有相鄰節(jié)點指結(jié)點到結(jié)點自身的延遲kijdkidij102

后繼結(jié)點向量使每個結(jié)點最小103

例：如下圖1所示網(wǎng)絡(luò)，圖2是更新前結(jié)點1的路由表1041、路由表中給出了結(jié)點1的兩個向量和。

2、經(jīng)128ms后，結(jié)點1收到3個相鄰節(jié)點(2、3、4)的時延向量、、，進行更新運算，得到更新后的路由表。105

現(xiàn)計算106計算最小值107得到了結(jié)點1的新的部分路由表108

在路由選擇算法中都要用到求最短路徑算法。其中最出名的求最短路徑的算法有兩個，即Bellman-Ford(該算法由美國數(shù)學(xué)家理查德?貝爾曼（RichardBellman）和小萊斯特?福特（LesterFord）提出）算法和Dijkstra(迪杰斯特拉)算法。這兩種算法的思路不同，但得出的結(jié)果是相同的。我們下面只介紹Dijkstra算法。它的已知條件是整個網(wǎng)絡(luò)拓撲和各鏈路的長度。應(yīng)注意到，若將已知的各鏈路長度改造為鏈路時延或費用，這就相當(dāng)于求任意兩節(jié)點之間具有最小時延或最小費用的路徑。因此，求最短路徑的算法具有普遍的應(yīng)用價值。最短路由算法109

下面就以圖1的網(wǎng)絡(luò)為例來討論這種算法，即尋找從源結(jié)點到網(wǎng)絡(luò)中其他各結(jié)點的最短路徑。為方便起見，設(shè)源結(jié)點為結(jié)點1.然后一步一步尋找，每次找一個結(jié)點到源結(jié)點的最短路徑直到把所有的點都找到為止。110

實現(xiàn)方法：令D(v)為源結(jié)點（記為結(jié)點1）到某個結(jié)點v的距離，它就是從結(jié)點1沿某一路徑到結(jié)點v的所有鏈路的長度之和。再令為結(jié)點i至結(jié)點j之間的距離。整個算法只有以下兩個部分：（1）初始化：令N表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的集合。先令N={1}.對所有不在N中的結(jié)點v，寫出:111

若結(jié)點v與結(jié)點1直接相連若結(jié)點v與結(jié)點1不直接相連在用計算機進行求解時，可以用一個比任何路徑長度大得多的數(shù)值代替∞。對于上述例子，可以使用的D(v)=99。（2）尋找一個不在N中的結(jié)點W，若D(w)的值為最小。把w加入到N中。然后對所有不在N中的結(jié)點v，用[D(v),D(w)+l(w,v)]中較小的值去更新原有的D(v)的值，即：

（3）重復(fù)步驟(2)，直到所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點都在N中為止。下表1是對圖1的網(wǎng)絡(luò)進行求解的詳細步驟。112步驟ND(2)D(3)D(4)D(5)D(6)初始化{1}251∞∞1{1,4}24①2∞2{1,4,5}231②43{1,2,4,5}②31244{1,2,3,4,5}2③1245{1,2,3,4,5,6}2312④113

現(xiàn)在我們對以上的最短路徑樹的找出過程進行一些解釋。114自治系統(tǒng)(autonomoussystem)

因特網(wǎng)將整個互聯(lián)網(wǎng)劃分為許多自治系統(tǒng)AS。一個自治系統(tǒng)是一些網(wǎng)絡(luò)和路由器的集合，處于相同的管理和技術(shù)手段的控制之下，并運行相同的路由協(xié)議。自治系統(tǒng)的管理者有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)采用何種路由協(xié)議。一個自治系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通常都屬于一個行政單位(例如，一個公司，一所大學(xué)，政府的一個部門等等)來管轄。一個自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)都必須連通。115

因特網(wǎng)路由協(xié)議因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP即在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。如：RIP(距離矢量協(xié)議）

和OSPF協(xié)議。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)報傳到一個自治系統(tǒng)的邊界時，就需要使用此種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個自治系統(tǒng)中。如：BGP-4。116

實際上因特網(wǎng)上各路由器的擔(dān)負的角色是不同，有的路由表非常簡單，有的核心路由器的路由表非常復(fù)雜，因此因特網(wǎng)的路由協(xié)議也分為兩大類，一類是運行在AS內(nèi)部的，另一類是運行在AS之間的。自治系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

117

用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，RIP）自治系統(tǒng)B自治系統(tǒng)A用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，BGP-4）R1R2

用內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（例如，OSPF）自治系統(tǒng)之間的路由選擇也叫做域間路由選擇(interdomainrouting)，在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇叫做域內(nèi)路由選擇(intradomainrouting)

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

(RoutingInformationProtocol)1.工作原理RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議。RIP（RouterInformationProtocol),是最早、最廣泛應(yīng)用的分布式路由選擇協(xié)議，典型的距離向量協(xié)議——最短路徑路由協(xié)議。RIP要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個路由器都維護從它自己到其他每一個目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。

118RIP協(xié)議的幾個特點1.僅和相鄰路由器交換信息。2.交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。3.按固定的時間間隔交換路由信息，例如，每隔30秒。4.RIP采用廣播方式。正常情況下，每30秒路由器就可以收到一次路由信息確認，如果經(jīng)過180秒，即6個更新周期，一個路由項還沒有得到確認，路由器就認為它已失效了。如果經(jīng)過240秒，即8個更新周期，路由項仍沒有得到確認，它就被從路由表中刪除。119120102030FEDCBA50602050304040601050一開始，各路由表只有到相鄰路由器的信息網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1“4”表示“從本路由器到網(wǎng)

4”“0”表示“距離是

0”“”表示“直接交付”121112131FEDCBA50602050304041611050路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表網(wǎng)

3網(wǎng)

2網(wǎng)

4網(wǎng)

6網(wǎng)

5網(wǎng)

1102030406011A21A304061C更新后A：“到網(wǎng)1的距離是0?！币虼薆現(xiàn)在也可以到網(wǎng)1，距離是1，經(jīng)過A?！?22最終所有的路由器的路由表都更新了FEDCBA10203041B51E62B1021A31A42A5061F11E21D32C4