【正文】 2. 網(wǎng)關(guān)的主要作用 實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的翻譯和轉(zhuǎn)換工作。如 果互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)高 3層協(xié)議不同，可以使用網(wǎng)關(guān) 進(jìn)行連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。 ?不支持非路由協(xié)議。 133 ?多協(xié)議路由器可以連接使用不同路由通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，因此，它可以作為使用不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)平臺(tái)。 (2)與 BGP有二個(gè)以上連接的網(wǎng)絡(luò)，可用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)。 123 A B C D 5 3 10 11 2 ???????????????021120310113051050D① ??S② A從它的初始向量中選擇一個(gè)具有最小權(quán)值的 頂點(diǎn) B將它加入到集合 S中。 具體算法如下： ①假設(shè)用一個(gè)帶權(quán)的矩陣 arcs來(lái)表示帶權(quán)有向 圖， arcs[i][j]表示弧 vi， vj上的權(quán)值。 119 當(dāng)一個(gè)路由器崩潰后，它將丟失其序號(hào)，如 其從 0開(kāi)始，那么后面分組將被當(dāng)作重復(fù)分組而 丟棄；或順序號(hào)傳送后出現(xiàn)錯(cuò)誤，如 4被看成 6500，則分組 5到 6499將被當(dāng)作過(guò)時(shí)分組而丟棄。 ②測(cè)量到每個(gè)鄰居結(jié)點(diǎn)的延遲或開(kāi)銷。 ③每一個(gè)路由器用鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，算出自己的路由表。 例如， B把（ E， ∞ ）送給 A，這樣 A就不會(huì)使 用這條路由了。 ? 當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)或鏈路發(fā)生故障時(shí)可能出現(xiàn)的情況 ? 正常情況：首先注意到這個(gè)問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)發(fā)送新 的距離列表給它的相鄰節(jié)點(diǎn)，一般，系統(tǒng)會(huì)很快 達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。這 樣一條開(kāi)銷最低的路徑就是包含跳數(shù)最少的一條路徑。 ? 如果某一主機(jī)不是目標(biāo)主機(jī)，并且 ARP表 中也沒(méi)有源主機(jī)的記錄，那么它不需要將源主 機(jī)的信息加入自己的 ARP表中。 ②如果記錄不存在，它需要在網(wǎng)絡(luò)上廣播一個(gè) ARP查詢，在這個(gè)查詢中包含了目標(biāo)主機(jī)的 IP地址。 這里的主要問(wèn)題是， IP數(shù)據(jù)報(bào)中包含的是 IP地址，而主機(jī)或路由器的物理接口只理解物 理地址。 89 對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，它的工作過(guò)程如下： ①因?yàn)?H1和 H8不在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中，所以 它不能直接把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)給 H8，必須找一個(gè)路 由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 ⑥一般來(lái)講，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)有幾個(gè)路由器可以選 擇，它可以選擇一個(gè)最佳的或有較好的機(jī)會(huì)使 數(shù)據(jù)報(bào)能夠更接近于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路由器。 ? 連接在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)和路由器的 IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分相同，并且在該物理網(wǎng)絡(luò)上可以發(fā)送幀進(jìn)行通信。如果在配置 TCP/IP時(shí)，沒(méi)有 指明默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，那么通信就只能局限于本地網(wǎng) 絡(luò)了，也就是說(shuō)，你的數(shù)據(jù)包是沒(méi)有辦法被轉(zhuǎn) 發(fā)到其他網(wǎng)絡(luò)中的。 ② 劃分子網(wǎng) 子網(wǎng)掩碼的另一個(gè)功能是用來(lái)劃分子網(wǎng)。 ?子網(wǎng)掩碼的功能 ①區(qū)分 IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。 ? IP地址的分配和使用的基本規(guī)則 ?同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有主機(jī)必須分配相同的網(wǎng)絡(luò)地址，而同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有主機(jī)必須分配不同的主機(jī)地址。 ?網(wǎng)絡(luò)地址的各位不能為全 “ 0”。 62 A、 B、 C三類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)分別占用 2和 3個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度。 它的二進(jìn)制表示為： 11001010 01100111 00101111 00110100 60 ?網(wǎng)絡(luò)地址：用來(lái)辨認(rèn)或標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的。常見(jiàn)的路由表有以下兩類： 57 ? 靜態(tài)路由表 由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好的，固定不變的路由 表。如，一臺(tái)背板帶 寬為 平均分配 100Mb/s的帶寬速率。 ③高速端口：主要用于連接高速設(shè)備。 49 ⑤ 端口的通信模式不同。 45 交換機(jī) 1 主機(jī) D 主機(jī) C 主機(jī) A 3 2 0 交換機(jī) 2 主機(jī) E 主機(jī) F 3 1 2 1 交換機(jī) 3 主機(jī) G 主機(jī) H 主機(jī) B 0 0 1 2 3 5 11 7 4 4 11 5 46 由此可見(jiàn)： ?交換機(jī)具有過(guò)濾、學(xué)習(xí)功能，有些交換機(jī)還有差錯(cuò)控制的功能?？梢杂袃? 種方法來(lái)建立連接狀態(tài)：第一，由網(wǎng)絡(luò)管理員 配置連接狀態(tài)，這樣建立的虛電路是 “ 永久 的 ” —PVC，管理員可以刪除它。 ? 以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理 以太網(wǎng)交換機(jī)和網(wǎng)橋有很相似的工作原理。也就是說(shuō)，網(wǎng)橋可以連接使用不同傳輸介質(zhì)、不同介質(zhì)訪問(wèn)控制方式、但高層協(xié)議相同或兼容的有條件同構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。例如，如果將客戶機(jī)和服務(wù)器分別放置 在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)段中，而客戶機(jī)又需要經(jīng)常訪問(wèn)服 務(wù)器，這時(shí)若將網(wǎng)橋放置在客戶機(jī)和服務(wù)器所 在的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間，將會(huì)帶來(lái)不好的通信效 果。 ?當(dāng)一個(gè)網(wǎng)橋接收到表示它不是根網(wǎng)橋的配置 消息時(shí)（這個(gè)消息來(lái)自一個(gè)有更小標(biāo)示符的網(wǎng) 橋），這個(gè)網(wǎng)橋會(huì)終止生成自己的配置消息。 B3 B5 B2 A B C D E F G H I B7 B1 B6 B4 A B B5 C D B2 E F B1 G H B4 29 由于擴(kuò)展局域網(wǎng)中的網(wǎng)橋不能看到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更不用說(shuō)窺視其他網(wǎng)橋的內(nèi)部，看 他們的標(biāo)示符了。 ②有目的地在網(wǎng)絡(luò)中建立環(huán)，以便在網(wǎng)橋發(fā) 生故障時(shí)提供冗余。透明 是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所 發(fā)送的幀將經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因 為網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛?lái)說(shuō)都是看不見(jiàn)的。特別地，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)向同一網(wǎng)段 上的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送幀，網(wǎng)橋就無(wú)需向另一 網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)該幀。 ? 傳輸速率。 ? 網(wǎng)段擴(kuò)展的極限距離。如，當(dāng)一個(gè)局域網(wǎng)通過(guò)廣域網(wǎng)與遠(yuǎn)程局域網(wǎng)連接時(shí)，就應(yīng)當(dāng)使用這層設(shè)備。 9 2. 網(wǎng)間互連設(shè)備的層次 ? 物理層的設(shè)備 ? 主要設(shè)備有： 中繼器 和 集線器 。 6 4. 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)必須解決的問(wèn)題 ? 如何在物理上把兩種不同的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型 1. 網(wǎng)絡(luò)延伸 隨著局域網(wǎng)范圍的擴(kuò)展，電纜的長(zhǎng)度需要增長(zhǎng) 但是，每種局域網(wǎng)的最大距離都是有限制的。 ? 如何處理兩種網(wǎng)絡(luò)之間在傳輸速率方面的 差別。 ? 適用范圍：局域網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展。 ? 目前使用最多的是：應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)。低速以太網(wǎng)的 543規(guī)則，高速以太網(wǎng)的級(jí)連規(guī)定。 16 網(wǎng)橋 ? 網(wǎng)橋的定義和應(yīng)用條件 網(wǎng)橋是用來(lái)連接兩個(gè)或多個(gè)在數(shù)據(jù)鏈路層以下 具有相同或兼容協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，它由軟 件和硬件共同組成。網(wǎng)橋知道網(wǎng)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)的位置。按這種方法網(wǎng)橋 就可以建立起這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表。 27 ?生成樹(shù)算法 怎樣才能產(chǎn)生一棵生成樹(shù)呢？實(shí)際上產(chǎn)生生成 樹(shù)的主要思想就是為網(wǎng)橋選擇轉(zhuǎn)發(fā)分組的端 口。 ? 發(fā)送網(wǎng)橋認(rèn)定的根網(wǎng)橋的標(biāo)示符。 33 B3 B5 B2 A B C D E F G H I B7 B1 B6 B4 (B2,0,B2) ① ② ③ (B1,1,B2) ④ ⑤ ⑥ 34 3 網(wǎng)橋的實(shí)際作用和設(shè)計(jì)要點(diǎn) （ 1）網(wǎng)絡(luò)分段 網(wǎng)橋常用來(lái)分割一個(gè)負(fù)載過(guò)重的網(wǎng)絡(luò)。 （ 2）按網(wǎng)橋分布的地理范圍分類 ? 近程網(wǎng)橋：連接兩個(gè)相鄰的局域網(wǎng)段。 ? 網(wǎng)橋會(huì)處理接收到的數(shù)據(jù)信息，從而降低網(wǎng)絡(luò)的性能。 ?源路由選擇。 虛電路交換機(jī)的連接狀態(tài)由 VC表中的每個(gè)連 接記錄組成。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的性能會(huì)由于沖突的激增，而急劇下降。這類端口被稱為專用端口。 ⑤其他端口：擴(kuò)展端口，用于和其他類型的網(wǎng)絡(luò)或介質(zhì)連接（ BNC、 AUI和光纖端口等）。 54 （ 4）交換機(jī)的類型 ? 獨(dú)立式 ? 堆疊式 ? 模塊式 3. 選擇交換機(jī)的要點(diǎn) （ 1）按應(yīng)用規(guī)模選擇 （ 2）按采用的技術(shù)類型選擇 （ 3）支持的 MAC地址數(shù)量選擇 55 網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)設(shè)備主要是路由器（ router)。使用動(dòng)態(tài)路由表的路由器會(huì)根 據(jù)路由選擇協(xié)議提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。 ? IP地址的分類 IP地址的類型反映了以下內(nèi)容： ?網(wǎng)絡(luò)地址使用哪些位。 實(shí)際上當(dāng)某個(gè)單位申請(qǐng) IP地址時(shí)，只是獲 得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，各主機(jī)號(hào)則由單位自行分配。全 “ 0”表示本地網(wǎng)絡(luò)，如， “ ”表示“ ”這個(gè) C類網(wǎng)絡(luò)。 ? 子網(wǎng)掩碼 ?子網(wǎng)的概念 我們常常將一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)分成較小的網(wǎng)絡(luò)， 每個(gè)小網(wǎng)絡(luò)使用不同的網(wǎng)絡(luò)地址，這樣的小網(wǎng) 絡(luò)稱之為 ” 子網(wǎng) “ 。 ? 將子網(wǎng)掩碼也轉(zhuǎn)化為 32位的二進(jìn)制數(shù)。也就是說(shuō)，可以把主機(jī)地址 的一部分用來(lái)做網(wǎng)絡(luò)地址使用。 ?Ping其他主機(jī)的 IP：驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的連通性。 ①首先，我們要明白數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)發(fā)往目標(biāo) 主機(jī)時(shí)，中間可能要經(jīng)過(guò)幾個(gè)路由器。 ⑦通常，還有一個(gè)默認(rèn)路由器，當(dāng)表中的記錄 與目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)不匹配時(shí)，就將分組發(fā)給 默認(rèn)路由器，由默認(rèn)路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 下一跳 1 R3 2 R1 圖 1中路由器 R2的轉(zhuǎn)發(fā)表 91 ④ R2通過(guò)查找轉(zhuǎn)發(fā)表，發(fā)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò) 1對(duì)應(yīng)的下 一跳為 R3，于是它將該數(shù)據(jù)報(bào)交給 R3。而 這張表的建立可以通過(guò)運(yùn)行 ARP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。 那么發(fā)送查詢消息的源主機(jī)在收到這個(gè)應(yīng)答消 息后，將這個(gè)信息添加到自己的 ARP表中。 目前廣泛采用的路由算法有這樣幾種： ?RIP（距離向量） ?OSPF（開(kāi)放最短路徑優(yōu)先） 99 距離向量（ RIP） 距離向量路由選擇的基本思想： 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都構(gòu)造一個(gè)包含到其他所有節(jié)點(diǎn)的 “ 距離 ” 的一維數(shù)組（一個(gè)向量），并且將這個(gè) 向量分發(fā)給與它直接相連的所有鄰居。假設(shè) 節(jié)點(diǎn) F發(fā)信息給節(jié)點(diǎn) A，告訴 A它可以到達(dá)節(jié)點(diǎn) G，并且到達(dá) G的開(kāi)銷是 1， A收到這個(gè)消息 后，把這個(gè)開(kāi)銷值與它知道的到達(dá) F的開(kāi)銷值 相加，得到開(kāi)銷值 2，這個(gè)值小于無(wú)窮大，于 是 A在它的路由表中添加一條經(jīng)過(guò) F到達(dá) G的路 由，開(kāi)銷是 2。這可以限 制記數(shù)到無(wú)窮所花的時(shí)間。 那么在上述的例子中，如果 B和 C在接收到 A 的鏈路故障后，在把路由信息通知給 E之前等 待一會(huì)，它們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上它們兩者都沒(méi) 有到達(dá) E的路由。依靠各路由器之間的頻繁交換信息來(lái)建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且在全網(wǎng)范圍內(nèi)保持和這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。 117 ③ 構(gòu)造一個(gè)包含所有數(shù)據(jù)的分組。 ⑤計(jì)算到每個(gè)其它路由器的最短路徑。 ②選擇 Vj，使得 D[j]=Min{D[i]|Vi∈ VS}，則 Vj就是一條從 V出 發(fā)的最短路徑的終點(diǎn)。主要有 RIP、 HELLO和 OSPF等。即子網(wǎng)掩碼為，但這個(gè)掩碼對(duì)于用戶來(lái)講太少了。 ?路由器還可以作為網(wǎng)橋使用，以便處理不可路由的協(xié)議。 路由器在網(wǎng)絡(luò)連接中的基本作用： 數(shù)據(jù)格式的 轉(zhuǎn)換 、 路由選擇 和 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 。 （ 2）按照網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用類型分類 139 The end !