计算机网络知识点全面总结

超干！计算机网络知识点全面总结

第一章概述

1.基本概念

链路，结点，协议和服务，实体和对等实体，各层PDU

1.链路：连接结点的称为链路，可以是铜缆，光纤，卫星等

2.结点：可以是计算机，集线器，交换机或路由器等

3.协议：两个对等实体之间的通信规则。协议规定了通信实体之间所交

换的消息的格式、意义、顺序以及针对收到信息或发生的事件所采取

的动作。协议有三要素：语法（数据与控制信息的结构或格式、信号

电平）、语义（需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种

响应、差错控制）、时序（事件顺序、速度匹配）

4.服务：在协议的坐制下，本层向上一层提供服务，本层使用下一层所

提供的服务

5.实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

6.对等实体：位于同等层中相互通信的两个实体。对等实体之间处理相

同的PDU。

7.各层PDU:PDU:对等层之间传送的数据单位

五个层次的PDU

•报文

•报文段

IP数据报/包

•帧

•比特

PDU（ProtocolDataUnit,协议数据单元）：对等层之间传送的数

据单位.

•C/S模式，B/S模式，P2P模式

1.C/S模式：也即客户-服务器方式。客户是服务请求方，服务器是服务

提供方。客户必须知道服务器的地址，反之不必

2.B/S模式:也即浏览器-服务器方式。在服务器安装SQLServer,

MYSQL等数据库，浏览器通过webserver同数据库进行数据交换

3.P2P模式：对等方式，通信在对等实体之间直接进行。每一个主机既

是客户又是服务器，本质上仍是C/S

LAN,WAN,MAN,PAN的划分

LAN,WAN,MAN,PAN的划分：按照网络的作用范围进行分类，分

别为：广域网WAN（几十到几千公里）、城域网MAN

（5〜50KM）、局域网LAN（1km左右）、个人局域网PAN（10

米左右）

网络性能参数：速率，带宽，吞吐量，时延，往返时间，［信道］利用率

1.速率：数据的传送速率，单位是Bit/s

2.带宽：在计算机网络中，网络带宽表示单位时间内网络中某信道所能

通过的“最高数据率“，单位为bit/s

3.吞吐量：表示在发送端与接收端之间实际的传送数据速率(bit/s)

4.时延：指数据从网络的一端传送到另外一端所需的时间。

a.发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。公式为：数

据帧长度(bit)/发送速率(bit/s)

b.传播时延：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。公

式为：信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)

c.处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理

d.排队时延：在分组进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理

5.往返时间：从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接受方的确

认，总共经历的时间

6.信道利用率：指某信道有百分之几的时间是有数据通过的

a.信道利用率并非越高越好，因为当利用率增大时，该信道引起的时

延也就迅速增加

2、互联网的组成(边缘部分与核心部分的作用)

边缘部分：各种端系统如主机，手机，大型或超级计算机组成。位于网

络功缘：运行网络应用程序

核心部分：互联的路由器网络。关键功能：路由和转发，其中交换机是

在同一个子网内部转发数据，路由器是在不同子网之间转发数据。以数

据交换的方式实现数据从源主机通过网络核心到达目的主机。

3.电路交换与［分组交换］,数据报交换和虚电路交换的特点

1.电路交换：最经典的电路交换网络是电话网络。主要特点就是独占资

源。电路交换的三个阶段：建立连接（呼叫）、通信、释放连接（挂

机）。用多路复用技术解决一-条链路被多路通信共享的问题

2.分组交换：

报文：源应用发送的信息整体

分组：由报文拆分成较小的数据块

a.在发送端，先把较长的报文划分成较短的，固定长度的数据段

b.每一个数据段前面添加上首部构成分组。每一个分组的首部都含有

地址等控制信息

c.依次把各分组发送到接收端。每个分组在互联网中独立地选择传输

路径

d.接收端收到分组后剥去首部还原成报文

3.数据报交换：将整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转

发表，转发到下一个结点

4.虚电路交换：

即先建一条逻辑通路，其通信过程类似电路交换。每个分组除「包含

数据之外还包含一个虚电路标识号，而不是目的地址的信息；在预先

建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，数据分组

按已建立的路径顺序通过网络，不再需要路由选择判定。

4.TCP/IP［体系结构］,数据的封装与解封装

TCP/IP体系结构

TCP/IP体系结构的表示（三】

EverythingoverIP

TCP/IP体系结构的表示（一）

TCP/IP体系结构的表示（二:

数据的封装与解封装

|--..........—......,9

主机1向主机2发送数据

主机।注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次主机2

(E_____________________________________)

•要注意链路层不仅加了首部还加了尾部

振文(message)MQ：A向（:发送数据时?

段(“gm«n()XM'

(d品，&)H,M

f"*)陶京KM

交换机

（switch）

HIM111Kli-i

明日

I路由器

"I(router)

23

第二章［物理层］

1.信号编码：不归零编码，曼切斯特编码

不归零编码:1为高电平，0为低电平

曼切斯特编码：1开始为高电平中间转为低电平，0开始为低电平中间转

为高电平

o-

常用编码方式

2.影响信号失真程度的因素

影响信号失真程度的因素：传输速率、传输距离、传输介质、噪声

干扰

在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则会出现码间串扰

3.传输介质：双绞线，同轴电缆，光纤（单模和多模），无线介质

双绞线：

•又4组绞合起来的线（共8根）组成

•分为非屏蔽双线线和屏蔽双线线，区别在于每组线上是否包有屏蔽材

料。

•如果两头都是T568A或T568B类型，则为直通双绞线，适用于不同发

备；如果两端类型不同则为交叉双线线，适用于连接相同设备

同釉电缆：

•50Q同轴电缆常用于LAN/数字传输

•75。同轴电缆常用语有线电视/模拟传输

光纤（单模和多模）：

•由低折射率的包层和高折射率的纤芯组成，光线在纤芯中通过全反射

传输

•多模光纤适用于近距离，可以存在多条不同角度入射的光线，允许更

大的散射，会导致信号丢失，消耗较大，使用LED作为光源

•单模光纤适用于远距离，光纤直径小，使光线一直向前传播，不产生

反射，制作成本高，使用半导体激光器作为光源

无线介质：

无线

电信领域使用的电磁波的频谱

4.几种复用技术的特点：频分复用，时分复用，统计时分复用，波分复

用，码分复用

几种复用技术的特点：

1.频分复用

•将整个宽带分为多份，用户在分配到一定的领带后，在通信过程中

自始至终都占用这个频带

•所有用户在同样的时间占用不同的宽带资源

2.时分复用

•将时间划分为等长时间复用帧

•所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度

•当某用户暂时无数据发送时，在时分复用帧中分配给该用户的时隙

只能处于空闲状态

3.统计口寸分复用

STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙

4.波分复用

使用一根光纤来同时传输多个光载波信号，就是光的频分复用

5.码分复用

•常用名称：码分多址CDMA,广泛应用于2G,3G网络

•各用户使用经过特殊挑选的不同码型（必、须各不相同，必须相互正

交），彼此不会干扰

•CDMA信号有很强的抗干扰能力，保密性强

•不同用户在相同的时间占用同样的频带宽度

•每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片

•每个站被指派一个唯一的mbit码片序列，如果发送1则发送自己

的mbit码片序列，如果发送0则发送该码片序列的二进制反码

•两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积等于0

•任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1,和giant

码片反码的向量的规格化内积值是・1

6.宽带接入技术：ADSL,HFC,FTTX

•ADSL

■使用现有的模拟电话用户线，采用频分复用技术

■于ADSL

DSLAM至本城电话局

DSLAM:数享用户线接入套用器

PS:电话分

ADSL在用户线的两端各安装一个ADSL调制解调器（ATU、C?I1ATUR）

•HFC

■使用有线电视网CATV,采用频分复用技术

■使用同轴电缆连接到机顶盒，机顶盒再连接到电视机

•使用电缆调制解调器连接到计算机

HFC网的结构

•FTTx

-光纤到户FTTH:光纤一直铺设到用户家庭

-光纤到大楼FTTB:光纤进入大楼，用屯缆或双绞线分配到各用户

-光纤到路边FTTC:光纤铺到路边，从路边到各用户可使用星型结

构双绞线作为传输媒体

第三章数据链路层

1.理解数据链路层的地位与作用，三个基本问题

1.链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路（有线或无线），中间

没有任何其他交换结点

2.数据链路：物理链路+通信协议

3.数据链路层的地位：局域网中的主机、交换机必须实现数据链路层；

网络中的主机、路由器必须实现数据链路层。

4.数据链路层的作用：网络中两个主机发送数据所经过的网络可以是多

种不同类型的，不同类型网络的链路层可能采用不同的协议

5.三个基本问题：

•封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。

帧定界符：SOH（帧开始符），EOT（帧结束符）

•透明传输：若帧出现定界符，在其前面用字符填充法

•差错检测：循环冗余检验的原理：在发送端，计算CRC冗余码

（在待发送数据（k位）后面再添加供差错检测用的CRC冗余码

（n位），实际发送k+n位）；在接收端：利用n位CRC冗余码

对收到的数据进行检验

110101—Q（商）

，（除数）f1101）101001000—（被除数）

J11011

Tno

原始数据的:1010011101

"0TT1

除数2=1101ooool

TTTo

得到：noil

"oTTo

发送数据=101001001oooo

1100

1101

■QOT一以余现,作为?cs

•用除数P再除去收到的数，若余数R=0,则证明这个帧无差错，接

受

2、使用点对点信道的链路层：信道特点，PPP帧格式，零比特填充法和

字节填充法，差错检测（CRC）

•信道特点：点对点信道使用一对一的点对点通信方式。通常使用PPP

协议，用户通过PPP协议接入ISP,再接入互联网

•PPP帧格式：

PPP帧格式

协议字段：

•=0x0021,则数据字段是IP数据报.

•=0xC021,则数据字段是PPP链路控制数据.

•=0xC023,则数据字段是身份认证数据.

图中F为标志字段表示开始和结束，是PPP帧的定界符；A和C实

际上并没有携带PPP帧的信息；协议字段中的不同数据表示该帧的

数据部分的作用不同（背）

•零比特填充法：同步传输（一连串比特连续传送）

在原始数据中出现连续5个I时在其后面加一个0,在接收端收到数

据时将这个0删去

•字节填充法：异步传输（逐个字符传送）

在原始数据中若出现开始符7E修改为7D5E;出现7D修改为7D5D;

出现03修改为7D23;

字符填充法

幡开始苻幡结束符

--------------------------原始数据-----------------------------II

字节填充/字节境第\字节厘充'''行填死

住过学钥叫后发送的敢掘

・差错检测（CRC）:同上面的差错检验，用冗杂码进行加密检验

3.使用广播信道的链路层：信道特点，CSMA/CD协议，MAC帧格式,

最小帧长和最大帧长

•信道特点：

-局域网使用广播信道；

-多台主机共享局域网内软硬件资源；

-若多个设备在共享的广播信道上同时发送数据，则会彼此干扰，导

致发送失败

•CSMA/CO勿次：载波监听多点接入/碰撞检测

■“多点接入''：使用广播信道的总线型网络

■“载波监听”：不停地检测信道（发送前、发送中）

•“碰撞检测”：检测到碰撞-＞立即停止发送一等待随机事:件后再发送

-争用期=以太网的端到端往返时间2T

■10Mbit/s以太网的争用期2T=51.2网

•最先发送数据的站，在争用期内没有检测到碰撞，则这次发送肯定

不会发生碰撞

-如果在争用期内发生发生碰撞，需要用截断二进制支书退避算法来

计算等待时间。即退避时间=r倍的争用期=r*2t,「为离散集合

［0,1,...,2Ak-l］中的一个随机数。k二Min［重传次数，10］。当重传

次数=16次，仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告

侦听到是J信道忙

否1

•t3时刻A与（:是否停止发送数据?

•t4・t2、t5・t1分别表示什么？

•t5-t1的最大值？

•MAC帧格式：类型：0x0800（IP数据报）、0x0806（ARP报文）

以太网V2的MAC帧格式

•最小帧长和最大帧长：最小：64,最大1518主要取决于数据部分的长

度

4.网卡的功能和MAC地址，帧的类型（单播帧，广播帧，多播帧）

期六的功感：计算机通过网络适配器（网卡）和局域网进行通信

•对»«»例存

•生成发送的数据•把帧发送到局域网•实现钻路层和物理层功能

•处理收到的数据•从局域网接收帧•实现以太网协议

MAC地址:MAC地址固化在网卡的ROM中，全球唯一。由6个字节

组成，前3个字节由IEEE注册管理机构RA分配，后3个字节由厂家自

行指派。

注意：当主机或路曰器安装有多个适配器，就有多个“MAC地址”

帧的类型（单播帧，广播帧，多播帧）：

•一台主机发送单番帧,仅当帧的目的地址与本网卡地址相同时才接收

•一台主机发送广巡帧,其他主机都接收该帧

•一台主机发送多潘帧,即发送给本局域网上•部分站点

5.比较集线器与交换机,交换机的自学习功能及转发帧的过程

比较集线器与交换机：

•集线器：物理上星型，逻辑上总线型；每个主机到集线器的距离不超

过100m;可以使用光纤扩展主机和集线器之间的距离，使用集线器扩

展以太网（前提是连接的多个以太网段的速率要相同）；采用

CSMA/CD,不具有交换机的自学习能力，发送数据采用广播的方式，

整个集线器是个碰撞域，不可以缓存帧

•交换机：以太网交换机工作在数据链路层，处理对象是帧；全双工，

不使用CSMA/CD;向某个接口转发帧；每一个接口是个碰撞域；可缓

存帧，可自学习。

•半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是同一时刻只允许一

个方向；全双工也允许在两个方向传输，但同时刻可以同时接受和发

送信息

交换机的自学习功能及转发帧的过程：

1.开始时，交换表是空的

2.收到第一个帧后，广播发到其他接口，非目标主机会把收到的帧丢

弃，并记录这个接口对应的MAC地址

3.当一个接口发送帧时，先从原接口进入，查找交换表是否有目的地址

的记录，如果有就直接发送；如果没有就广播发帧。

4.交换表上的记录会存在有效时间，过了有效时间会清除记录，以免接

口更换主机或者主机更换网卡

5.如果两个交换机有两个接口相互连接，会利用生成树协议，在逻辑上

删除一个接口

6.广播城和碰撞域，VLAN,生成树协议STP

广播域：指网络中一个站点发出广播帧所影响的范围

碰撞域：指网络中一个站点发出的单播帧会与其他站点发出的单播帧产

生碰撞的范围；任一个时刻在一个碰撞域中只能有一个主机发送数据

VLAN:即虚拟局域网，不改变网络的物理局域网，在逻辑上划分虚拟局

域网。可以基于交换机端口，基于主机MAC地址，基于主机IP地址

（交换机只在802.1Q标记相同的接口之间转发帧）划分

VLAN

802.1Q帧的格式

-802.1QHI

^664

8O2.1Q

目地地址

Stttt惊记

22”

用户优先级3位VLAN标识将12位

短范格式播示符（CFI）1（■多允许4096个VLAN）

帧的最大长度：1518字节11522字节

交换机只在属于相同VLANID（即802.1Q标记相同）的接口之间转发帧

生成树协议STP:不改变网络的物理拓扑，但在逻辑上切断某些链路，

消除回路

第四章网络层

I.网络连接设备：中继器，集线器，交换机，路由器的工作层次

中继器：物理层使用设备

集线器：物理层使用设备

交换机：数据链路层使用设备

路由器：网络层使用设备

2.IP地址：分类IP地址；互联网中的IP地址，特殊IP地址（网络地

址，广播地址）

分类IP地址：

•A类地址:-55

•B类地址：~55

•C类地址:-55

•D类地址:224.0.0655

•E类地址:-55

互联网中的IP地址：有两个字段组成，第一个字段是网络号，标志

着主机（或路由器）要连接到的网络；第二个字段是主机号，标志

着一台主机号在他前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的

特殊IP地址（网络地址，广播地址等）：

•网络号特定值；主机号全是0:网络地址，表示一个网络，如：

•网络号特定值，主机号全是1:直接广播地址，指特定网络中的所有主

机，如:55

•网络号主机号都为1,有限广播地址，指本网络中的所有主机：

55

•网络号主机号都为0,未获取UO地址的主机或路由表中的默认路由

•网络号127,主机号全。或全1除外的任何数，环回地址，用于本主

机软件环回测试

•网络号169.254,主机号全0或全1除外的任何数，当不能通过DHCP

正常得到IP地址时，由Windows系统自动为主机分配的IP地址

3.IP地址与硬件地址的关系，ARP协议（ARP原理，ARP缓存，同一

局域网使用ARP,跨网使用ARP）

IP地址与硬件地址的关系：在网络中传输数据时，目的IP地址不

变，但目的MAC地址会随着传输到不同设备改变

ARP协议（ARP原理,ARP缓存,同一局域网使用ARP,跨网使

用ARP）

•ARP的作用：已知主机或路由器接口的IP地址，找出其MAC地址

•ARP缓存：每个主机都有一个ARP高速缓存，保存本局域网中IP战

址到MAC地址的映射表

•同一局域网使用ARP:当主机A向本局域网中主机R发送数据时，先

查ARP高速缓存，若没有，则运行ARP,查找B的MAC地址

•ARP原理：主机A广播发送ARP请求分组，目标主机B收到请求

后•，向A发送ARP相应分组

•跨网使用ARP:判断目标IP和源IP不是同一网段后，主机就要通过

网关来传递信息了。信息先发送到网关机上，再由网关机转发。在查

找目标不在同一网段后，目标IP改为网关机的IP,MAC地址为广播

地址，发送信息时加上目标IP和MAC地址发送到网关中。

4.IP数据报格式：首部长度和总长度，IP分片与重组（标识，标志，片

偏移），生存时间TTL,协议，首部检验和

首部长度：4位,首部长度=固定部分（20字节）+可选字段

（0〜40字节），取值范围5到15,单位为4字节

总长度：16位，单位为1字节，最大值为65535,但总长度必须不

超过MTU

IP分片与重组（标识,标志,片偏移）:

•网络链路存在MTU:链路层帧可封装数据的上限；不同链路的MTU

不同

•大IP分组向较小MTU链路转发时，可以被“分片''

•IP分片到达目的主机后进行“重组”

•标识（16位）：标识一个IP数据报，IP数据报分片时，所有分片具

有相同的标识

•标志（3位）：MF=1,还有分片；MF=O,最后一个分片；DF=1,禁止

分片；DF=O,允许分片

•片偏移（13位）：某分片在原IP数据报中的相对位置。单位为8个字

节

生存时间TTL:8位，指数据报在网络中可通过的路由器数的最大

值。IP数据报每经过一个路由器，TTL减1。当减到0时，这个数

据报就会被丢失

协议：8位,指数据部分是何种协议

•=6,TCP

•=17,UDP

•=1,ICMP

•=41,IPv6

首勃鳏初：只检验首部，不检验数据部分。，设首部检验和为0,将

首部每2个字节当做一个数，将所有数相加求和，进位累加，对求和

结果求反得到

5.划分子网：子网划分，子网掩码，根据IP地址和子网掩码计算该IP

地址所在网络的网络地址，广播地址，子网数和子网中的主机数

子网划分；

示例

网络地址

•子网1:220.1.1.0XXXXXXX/25

•子网2:XXXXXXX28/25

两个子网的网络规模相同(126),但网络地址不同

子网掩码：形如IP地址，网络号和子网号全取1,主机号全取0

默认子网掩码

根据IP地址和子网掩码计算该IP地址所在网络的网络地址、广播地

址、子网数和子网中的主机数;

【例4・2】已知IP地址是141.1472.24,子网掩码是.

试求网络地址.

4=141.14.01001000.24

=255.255.11000000.0

141.14.01000000.0

■子网地址：

•地址范围：-55

•可分配地址范围：14L14・64.1~54

•广播地址：55

路由优先级：直连路由》特定主机路由》静态路由》动态路由》默

认路由

6.CIDR（给定一个CIDR地址快，计算最小IP地址，最大IP地址，掩

码和地址总数）和路由聚合（给定几个IP地址，计算聚合后的地址）

CIDR（给定一个C1DR地址快,计算最小IP地址,最大1P地址,掩码

和地址总数）：

•无类域间路由C1DR:a.b.c.d/x

•例如：/23==,

路由索合（给定几个1P地址,计算聚合后的地址）:将多个子网聚合

为一个较大的子网。前提：地址块是连续的。最长前缀匹配优先

习题

给定QDRlfe址块中的任意一个IP地址8/22,请计算这

个地址块的掩码.地址数、网络地址和IP地址范围。

•地址块中的地址数：21。个

•掩码为：

•网络地址为：/22

・最小可用IP地址：

・最大可用IP地址：54

7.ICMP协议：ICMP协议的作用，ICMP差错报文何时产生，由谁产生.

PING命令和Tracert命令的工作原理

ICMP协议的作用：支持主机或路由器进行差错报告和网络探询。

向源主机报告IP数据报的差错信息；只是报告差错，不能纠正差

错。ICMP报文有两种，即ICMP差错报告报文（单向，向源主机

报告差错）和ICMP询问报文（双向，向源主机请求，向目的主机

应答）

ICMP差错报文何时产生，由谁产生：

I.终点不可达：当路由器或主机不能交付数据报时向源点发送终点不可

达报文

2.时间超过：当路由器收到生存时间为零的数据报，除丢弃该数据报

夕卜，还要向源点发送时间超过报文。当终点在预先规定的时间内不能

收到一个数据报的全部数据报片时，就把已收到的数据报片都丢弃，

并向源点发送时间超过报文。

3.参数问题：当路由器或目的主机收到的数据报的首部中有的字段的值

不正确就丢弃该数据报，并向源点发送参数问题报文

4.改变路由（重定向）：路由器把改变路由报文发送给主机，让主机知

道下次应将数据报发给另外的路由器

PING命令和Tracert命令的工作原理：分组网间探测PING用来测

试两台主机之间的连通性，使用了ICMP回送请求与回送回答报文；

tracert命令用来跟踪一个分组从源点到终点的路径

8、路由器：给定拓扑写出路由器（直连路由，静态路由和动态路由，默

认路由），路由器根据路由器转发IP数据报的过程

给定拓扑写出路由器（直连路由,静态路由和动态路由,默认路由）:

•静态路由：管理员手工配置的路由；需要人工维护，适合拓扑简单、

稳定的网络，路由器开销小

•动态路由：管理员在路由器上配置动态路由协议，使路由器与其他路

由器进行通信来维护路由表；无需人工维护，适合拓扑复杂、变化的

网络；路由器开销大

•默认路由：是对IP数据报中的目的地址找不到存在的其他路由时，路

由器所选择的路由。目的地不在路由表里的所有数据包都会使用默认

路由。这条路由一般会连去另一个路由器，而这个路由器也同样处理

数据包；如果知道应该怎么路由这个数据抱，则数据包被转发到已知

的路由；否则，数据包会被转发到默认路由，从而到达另一个路由

器。每次转发，路由都增加了一跳的距离。

•直连路由：路由器接口所连接的子网的路由方式称为直连路由。直连

路由是由链路层-办议发现的，一般指去往路由器的接口地址所在网段

的路径，该路径不需要网络管理员维护，也不需要路由器通过某种算

法进行计算获得，只要该接口处于活动状态，路由器就会把通向该网

段的路由学习天写到路由表中去，直连路由无法使路由器获取与其不

直接相连的路由蟠息。

路由器根据路由器转发IP数据报的过程:

•路由选择：根据IP数据报的目的地址查询路由表，确定下一跳地址。

经过网络中的所有节点共同协调工作后，选择一条最佳路由

9.RIP:距离，距离向量算法，工作过程，特点

•自治系统AS:属于一个组织机构的内部网络

•内部网关协议：运行与AS内部路由器上的动态路由协议，如：RIP、

OSPF

•外部网关协议：用于在AS与AS之间建立动态路由的协议，如：

BGP-4

距禹•.

•从一个路由器到直接连接的网络的距寓定义为1

•从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1

•RIP协议中的“距离”也称为“跳数”，实际上指的是“最短距离”

•RIP认为一个好的路由就是他通过的路由器的数目少，即“距离短”

•RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器

•“距离”的最大值为16时即相当于不可达。可见RIP只适用于小型互

联网

•RIP不能再两个网路之间同时适用多条路在

距离向量算法:路由器R收到邻居路由器X的路由表后：

1.将收到的路由表（即邻居的路由表）中所有的项目的“下一跳”改为

X,所有“距离”值加1

2.对修改的每个项目（N,d,X）

•若N不在R的路由表中，则添加该项目

•若N在R的路由表中，且“下一跳”也是X,则更新该项目

•若N在R的路由表中，但“下一跳”不是X,如果距离d值较小,

则用该项目替换原项目

C的路由袤

Net24

Net38

Net64①If改

Net83O

Net95

B的珞由衰〃②比较更新后B的路由表

③更新

L__K

工作过程:

•路由器在刚刚开始工作时，只知道到连接的网络的距离（此距离定义

为1）o他的路由表是空的

•以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路

由信息

•经过若干次更新石，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任

何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址

•RIP协议的收敛过程较快。“收敛”就是在自治系统中所有的结点都得

到正确的路由选择信息的过程

•RIP协议让互联网中的所有路由器都和自己的相邻路由器不断交换

特点:

1.仅和相邻路由器交换信息

2.交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表

3.按固定的时间间隔交换路由信息，例如每隔30秒。当网络拓扑发生变

化时，路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息

4.网络规模较小

5.以跳表示链路开销

6.占用宽带较多

7.收敛慢：当网络出现故障时，RIP需较长时间才能让所有路由器知晓

10.OSPF:链路状态，OSPF的工作过程，OSPF区域

链路状态:

•本路由器的各接口IP地址和接口状态

・相邻路由器接口IP地址

•链路的开销

OSPF的工作过程:

•每个路由器维护链路状态数据库（全网的拓扑结构图）

•可知全网共有多少台路由器

•哪些路由器是相连的

■链路代价是多少

•每个路由器根据睢路状态数据库，利用Dijksira算法，求出到达每个

网络的最短路径，一次构造路由表

R8根据链路状态数据库调用Dijkstra算法获得以R8为根的最短路

径树

根据最短路径树生成路由表

R8的路由表

目的网络下一跳代价

N1R511

N2R510

N3R94

N4R93

N5R57

N6R55

OSPF区域:为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治

系统再划分为若干人更小的范围，叫做区域。

划分区域的好处就是把利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一

个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量

至其他AS

粉色区域为主干区域，里面的路由器叫主干路由器（包括边缘的）

主干边缘和其他区域交接的路由器又叫区域边界路由器

R6这种位置的叫自治系统边界路由器

OSPF报文的格式

[♦24

OSPFMS费型1至类型5的OSPF分组

OSPFHffi

OSPF

11.外部网关协议BGP:寻找可达性的路由，策略路由

寻找可达性的路由：用于在不同自治系统的边界路由器之间交换路

由信息，寻找一条可以到达目的网络的较好路径

策略路由：

•X不希望路由B与C之间的流量Q：B是否应该向（:通告路径

•A向B通告一条路径：AWBAW呢？

•B向X通告路径：BAWA:no,B期望只路由去往/来

自其客户的流量！

12.IPV6:ipv6数据报格式，IPv6相比IPv4的变化，IPv6地址的表示,

从IPv4相比IPv6的过渡技术

ipv6数据报格式：IPv6数据报=基本首部+有效载荷；有效载荷=

扩展首部+数据部分

■优先级（8位）：为了区分不同的IPv6数据报的类别或优先级

•流标签（20位）：属于同一个流的数据报具有同样的流标签

•有效载荷长度（16位）：指IPv6数据报除基本首部以外字节数，最大

值是65535

•下一个首部（8位）：相当于IPv4的协议字段

•跳数限制（8位）：相当于IPv4的TTL字段

IPv6相比IPv4的变化:

IPv6相比IPv4的变化

消失的字段改变的字段

首部长J度字段总长度字段今有效载荷长度字段

选项字段TTL字段T跳数限制字段

首部检验和字段协议字段今下一个首部字段

标识、标志、片偏移字段服务类型字段今优先级字段

新增流标签字段

•IPv6用扩展首部实现选项功能

•IPv6的分片只能在源端进行

IPv6地址的表示：

I.冒号十六进制记法：各段之间用冒号分隔：

68E6:8C64:FFFF:FFFF:0000:1180:960A:FFFF

2.零压缩表示法：连续的零可用双冒号代替（只能使用一次）：

0:0:0:2AA:23:0:0:0^::2AA:23:0:0:0

3.CIDR表示法:21DA::D3:0:0/48

4.URLs:hup://[3FFE::l:800:200C:417A]:8000

从IPv4相比IPv6的过渡技术：

1.使用双协议栈

路由器B和E同时具有两种IP地址：一个IPv6地址和一个IPv4地址

2.使用隧道技术

路由器B把IPv6数据报封装在IPv4数据报中发送给路由器E

13.IP多播：比较（单播，广播，多播，任播），IP多播数据报的封

装,多播IP地址与多播MAC地址，IGMP协议的作用

比较(单播，广播，多播，任播)：

•单播：单个源节点向单个目的结点发送分组

•广播：单个源节点向同网络中的所有结点发送分组

•多播：单个源节点向多个目的结点发送分组

•任播：单个源节点向多个目的结点中距离最近的单个结点发送分组

IP多播数据报的封装：IP首部加上IGMP报文，其中首部的协议字段等

于2,目的地址为D类IP地址(~239・255.255.255)

多播IP地址与多播MAC地址:

•多播IP地址即D类IP地址:〜55

•多播MAC地址的最低23位来自D类IP地址，即01-00-5E-00-00-00

~01-00-5E-7F-FF-FF

IGMP协议的作用：是让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网

上是否有主机参加或退出了某个多播组

14.VPN:私有IP,VPN路由器封装IP数据报的过程，三种VPN类型

的判断，NAT路由器封装IP数据报的过程

私有IP:仅在机构内部使用，不需要向因特网管理机构申请

1.A:到55

2.B类：到55

3.C类：至U55

VPN路由器封装IP数据报的过程：用隧道技术实现VPN。将原本的IP

数据报作为数据部分加密到新的IP数据报中，并为她添加新的数据报首

部，源地址是发送的路由器地址，目的地址是收到的路由器地址

三种VPN类型的判断：

•内联网VPN:同属于一个机构的内部部门A和B之间建立的VPN

•外联网VPN:一个机构和某些外部机构共同建立的VPN

•远程接入VPN:外地出差的工作人员与公司网络之间建立的VPN

NAT路由器封装IP数据报的过程：

•替换：替换每个外出IP数据报的源地址

•记录：替换信息存储到NAT转换表

•替换：替换每个进人内网的IP数据报的目的地址

-----------------------------3K-------------

NAT的实现■--示例

内网10.00.1

主机A目的地址：

碘址：213.1824

目的地址：

NAT转换表

15.MPLS:与传输路由技术的比较，负载均衡与FEC

MPLS:多协议标记交换，在MPLS域的入口处给每个IP数据报打标

机，使用硬件转发

FEC用于负载平衡

7a)传统路由选择协议使最短路径A-B-C过⑥

B.

(b)设・两种FEC,利用FEC使通信・分敷

=WSIP病—普通鬲由H

»打上标记的分组标记交换第由稀LSR

与传输路由技术的比较：

・传统路由器技术数据转发机制：传统路由器IP寻址方式是逐跳转发

的。转发需要由路由器对IP数据包进行解包处理，再通过路由协议决

定转发方向。由于IP包的不定长特性，也就意味着时延大、转发速度

慢

•基于ATM的MPLS数据转发机制：多协议，因为MPLS基于IP路由

和控制协议，一个介于第三层和第二层之间的“垫层”，MPLS不受链

路层协议的限制(可使用多种链路层协议)

负载均衡与FEC:

•转发等价类FEC:指路由器按照同样方式对待的IP数据报的集合

•“按照同样方式对待”表示：从同样接口转发到同样的下一跳地址，并

且具有同样服务类别和同样丢弃优先级等

•FEC和标记是一一对应的关系：MPLS的入口结点将属于同样FEC的

IP数据报指派同样的标记

(a)传统路由选择协议使最短路径A-B-C过教

(b)设・两种FEC,利用FEC使通信・分敷

第五章运输层

1.运输层的作用

运输层向它上面的应用层提供通信服务（提供端到端，进程到进程

的可靠通信），为运行在不同host上的进程提供逻辑通信，向高层

用户屏蔽通信子网的细节

2.UDP和TCP的特点，及使用它们的应用程序，熟知端口号

UDP和TCP的特点:

•UDP

-支持单播、多播、广播

-无连接，不可靠

■可以任何速率发送数据

•TCP

■仅单播，不支持多播、广播

•面向连接，可靠按序

•流量控制（发送速率不超过接收方的接收能力）

-拥塞控制（网络过载时限制发送方的发送速率）

及使用它们的应用程序：

域名解动态主路由万维网电子文件

山用.......••••••

折服务机配■选择WWW邮件喻

应用履DNSDHCPRIP••••••HTTPSMTPFTP.......

运■层UDPTCP

网络虐______________________IP

熟知端口号:

HTTPS

3.UDP:首部格式，检验和

首部格式：

2222

源端口］目的蜻口长度格丽1

检验和：

字节44

伪□□长度松

伪首部仅仅是为了计算检验和

发送端：

1.先设置检验和字段为0

2.每两个字节为一组，进位累加求和，多出的加到最后一位

3.把求和结果求反，求反即转换成2进制后，。变1,1变0

4.把计算结果放入椅验和字段

接收端

1.把每2个字节为一组，进位累加求和

2.把求和结果求反：为0即未检验出差错（不排除没检测出来的错误）

1001100100010011—153.19

0000100001101000-8.104

12”1010101100000011一171.3

伪■部0000111000001011-14.11

0000000000010001-。和17

8”0000000000001111一15

UDPS90000010000111111一1087

7”0000000000001101一13

9M