【導(dǎo)讀】共享和信息傳遞的系統(tǒng)。統(tǒng)稱為接口住處處理機IMP。為進行計算機網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。協(xié)議總是指某一層。協(xié)議，準(zhǔn)確地說，它是對同等實體之間的通信制定的有關(guān)通信規(guī)則約定的集合。涉及用于協(xié)調(diào)與差錯處理的控制信息。涉及數(shù)據(jù)及控制信息的格式、編碼及信號電平等。涉及速度匹配和排序等。計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史，計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作及相關(guān)組織如IETF，RFC等。網(wǎng)絡(luò)發(fā)展三階段：面向終端的網(wǎng)絡(luò)；計算機－計算機網(wǎng)絡(luò)；開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)。以單個計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)，構(gòu)成面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)?？刂破鰿CU專門負(fù)責(zé)與終端之間的通信控制,使數(shù)據(jù)處理和通信控制分工。過MODEM及高速線路與遠程中心計算機的前端機相連。1)每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨立的。制定的標(biāo)準(zhǔn)化開放式計算機網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型，又稱ISO'sOSI參考模型。OSI包括了體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范三級抽象。結(jié)構(gòu)與OSI/RM的異同點，OSI/RM的信息流動過程。

　　

【正文】 由的實時性和有效性。 距離矢量協(xié)議無論是實現(xiàn)還是管理都比較簡單，但是它的收斂速度慢，支持站點的數(shù)量有限，路由表更新信息將占用較大 的網(wǎng)絡(luò)帶寬，并且會產(chǎn)生路由環(huán)路，為避免路由環(huán)路， RIP應(yīng)用水平分割（ Split Horizon）、毒性逆轉(zhuǎn)（ Poison Reverse）技術(shù)，并采用觸發(fā)更新（ Triggered Update）機制。 RIP 協(xié)議有 RIP1 和 RIP2 兩個版本， RIP2 支持明文認(rèn)證和 MD5 密文認(rèn)證，并支持變長子網(wǎng)掩碼等。 距離矢量協(xié)議也稱為 BellmanFord協(xié)議 ,網(wǎng)絡(luò)中路由器向相鄰的路由器發(fā)送它們的全部路由信息。路由器根據(jù)從相鄰路由器接收到的信息來更新自己的路由表。然后，將信息傳遞到它的相鄰路由器。這樣逐級的傳遞 下去以達到全網(wǎng)同步。也就是說距離矢量路由表中的某些路由項有可能建立在第 2 手信息的基礎(chǔ)之上的，每個路由器都不了解整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，它們只知道與自己直接相連的網(wǎng)絡(luò)情況，并根據(jù)從鄰居得到的路由信息更新自己的路由表，進行矢量行疊加后轉(zhuǎn)發(fā)給其它的鄰居。 距離矢量路由協(xié)議啟動時會首先初始化路由表，路由器在路由表中生成其直連路由并傳播出去，直連路由是指與其直接相連的網(wǎng)絡(luò)的情況。然后，路由器會定期地把路由表傳送給相鄰的路由器，讓其它路由器知道自己的網(wǎng)絡(luò)情況。 每個路由器收到一條 RIP 選路信息后的計算過程如下。路由表每行至少包 括三個字段： （目的網(wǎng)絡(luò)，跳數(shù)，下一跳路由器） 例如，（ D， 2， R）表示，到目的網(wǎng)絡(luò) D的報文要送到相鄰的路由器 R，跳數(shù)為 2 跳。 當(dāng)收到相鄰路由器 R發(fā)來的一個跳數(shù)為 M，目的站為 D的更新消息時，本機將其與現(xiàn)有的路由表比較： 如果： D的路由存在，則生成路由表項（目的網(wǎng)絡(luò)，跳數(shù)，下一跳路由器）： (D,M+1,R)。 ，如果存在（ D, * ,R），則更新為 (D,M+1,R)。 ，如果存在到 D的路由跳數(shù)大于 M＋ 1,則更新為（ D， M+1,R） 。 ，不更新。 在經(jīng)過了若干個更新周期后，路由信息會被傳遞到每臺路由器上，達到平衡。 OSPF工作原理分析 OSPF是一種分層次的路由協(xié)議，其層次中最大的實體是 AS（自治系統(tǒng)），即遵循共同路由策略管理下的一部分網(wǎng)絡(luò)實體。在每個 AS中，將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的區(qū)域。每個區(qū)域都有自己特定的標(biāo)識號。對于主干（ backbone）區(qū)域，負(fù)責(zé)在區(qū)域之間分發(fā)鏈路狀態(tài)信息。這種分層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是根據(jù) OSPF的實際提出來的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中自治系統(tǒng)非常大時，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫的內(nèi)容就更多，所以如果不分層次的話，一方面容易造成數(shù)據(jù)庫溢 出，另一方面當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，會引起整個網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點都重新計算一遍自己的路由表，既浪費資源與時間，又會影響路由協(xié)議的性能（如聚合速度、穩(wěn)定性、靈活性等）。因此，需要把自治系統(tǒng)劃分為多個域，每個域內(nèi)部維持本域一張唯一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，且各域根據(jù)自己的拓?fù)鋱D各自計算路由，域邊界路由器把各個域的內(nèi)部路由總結(jié)后在域間擴散。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某條鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，此鏈路所在的域中的每個路由器重新計算本域路由表，而其它域中路由器只需修改其路由表中的相應(yīng)條目而無須重新計算整個路由表，節(jié)省了計算路由表的時間。 OSPF由兩個互相關(guān)聯(lián)的主要部分組成： “呼叫 ”協(xié)議和 “可靠泛洪 ”機制。呼叫協(xié)議檢測鄰居并維護鄰接關(guān)系，可靠泛洪算法可以確保統(tǒng)一域中的所有的 OSPF路由器始終具有一致的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，而該數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了對域的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌窢顟B(tài)的映射。鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中每 個條目稱為 LSA（鏈路狀態(tài)通告），共有 5種不同類型的 LSA，路由器間交換信息時就是交換這些 ，然后各路由器的路由選擇就是基于鏈路狀態(tài)，通過 Dijkastra算法建立起來最短路徑樹，用該樹跟蹤系統(tǒng)中的每個目標(biāo)的最 短路徑。最后再通過計算域間路由、自治系統(tǒng)外部路由確定完整的路由表。與此同時， OSPF動態(tài)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，一旦發(fā)生變化則迅速擴散達到對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖倬酆希瑥亩_定出新的網(wǎng)絡(luò)路由表。 OSPF的設(shè)計實現(xiàn)要涉及到指定路由器、備份指定路由器的選舉、協(xié)議包的接收、發(fā)送、泛洪機制、路由表計算等一系列問題。 Dijkstra算法的描述如下： （ 1）初始化集合 E，使之只包含源節(jié)點 S，并初始化集合 R，使之包含所有其它節(jié)點。初始化路徑列 O，使其包含一段從 S起始的路徑。這些路徑的長度值等于相應(yīng)鏈路的量度值，并以遞增順序排列列表 O. （ 2）若列表 O 為空，或者 O 中第 1 個路徑長度為無窮大，則將 R中所有剩余節(jié)點標(biāo)注為不可達，并終止算法。 （ 3）首先尋找列表 O 中的最短路徑 P，從 O 中刪除 V 為 P的最終節(jié)點。若 V 已在集合 E中，繼續(xù)執(zhí)行步驟 ， P為通往 V的最短路徑。將 V 從 R移至 E. （ 4）建立一個與 P 相連并從 V 開始的所有鏈路構(gòu)成的侯選路徑集合。這些路徑的長度是 P的長度加上與 P 相連的長度。將這些新的鏈路插入有序表 O中，并放置在其長度所對應(yīng)的等級上。繼續(xù)執(zhí)行步驟 2. Dijkstra算法舉例： 下面我們以路由器 A 為例，來說明最短路徑樹的建立過 程： （ 1）路由器 A 找到了路由器 B、 C，將它們列入候選列表 {B： 1； C： 2}. （ 2）從候選列表中找出最小代價項 B，將 B 加入最短路徑樹并從候選列表中刪除。接著從B 開始尋找，找到了 D，將其放入候選列表 {C： 2； D： 2}. （ 3）從列表中找出 C，再由 C 又找到了 D的代價為 4，所以不再加入候選列表。最后將 D加入到最短路徑樹。此時候選列表為空，完成了最短路徑樹的計算。 OSPF路由表的計算與實現(xiàn) 有關(guān)路由表的計算是 OSPF的核心內(nèi)容，它是動態(tài)生成路由器內(nèi)核路由表的基礎(chǔ)。在路由表條目中，應(yīng)包括有目標(biāo)地址、目標(biāo) 地址類型、鏈路的代價、鏈路的存活時間、鏈路的類型以及下一跳等內(nèi)容。關(guān)于整個計算的過程，主要由以下五個步驟來完成： （ 1）保存當(dāng)前路由表，當(dāng)前存在的路由表為無效的，必須從頭開始重新建立路由表； （ 2）域內(nèi)路由的計算，通過 Dijkstra算法建立最短路徑樹，從而計算域內(nèi)路由； （ 3）域間路由的計算，通過檢查 SummaryLSA 來計算域間路由，若該路由器連到多個域，則只檢查主干域的 SummaryLSA； （ 4）查看 SummaryLSA：在連到一個或多個傳輸域的域邊界路由器中，通過檢查該域內(nèi)的SummaryLSA 來檢查是否有比第（ 2）（ 3）步更好的路徑； （ 5） AS外部路由的計算，通過查看 ASExternalLSA來計算目的地在 AS外的路由。 通過以上步驟， OSPF生成了路由表。但這里的路由表還不同于路由器中實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能時用到的內(nèi)核路由表，它只是 OSPF本身的內(nèi)部路由表。因此，完成上述工作后，往往還要通過路由增強功能與內(nèi)核路由表交互，從而實現(xiàn)多種路由協(xié)議的學(xué)習(xí)。 （二） IP組播 組播的概念，地址 ，路由算法，組播協(xié)議主要包括組管理協(xié)議（ IGMP）和組播路由協(xié)議。組播路由協(xié)議可分為三類：密集模式協(xié)議 （如 DVMRP， PIMDM）、稀疏模式協(xié)議（如 PIMSM， CBT）和鏈路狀態(tài)協(xié)議（ MOSPF）。主要介紹 PIMDM和 PIMSM 協(xié) 議。組播樹的建立，加入和退出組播的過程。 （三） 移動 IP 移動 IP的概念 ，通信過程 （四） 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備 路由器的組成和功能 ，路由表與路由轉(zhuǎn)發(fā) 【教學(xué)重點和難點】 RIP， OSPF路由協(xié)議，組播和移動 IP 的概念 【典型習(xí)題講解】 OSPF路由協(xié)議 第七學(xué)時： 傳輸層 （一） 傳輸層提供的服務(wù) 傳輸層的作用，是通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)的橋梁，設(shè)置目的是在源、目主機的 進程間提供可靠的端對端通信，分析傳輸層與數(shù)據(jù)鏈路層的異同點，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量類型（三類： A型、 B型和 C型）。傳輸層的功能，尋址與端口，無連接服務(wù)與面向連接服務(wù)。 （二） UDP協(xié)議 UDP數(shù)據(jù)報，校驗，主要特點為，發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接， UDP 的主機不需要維持復(fù)雜的連接狀態(tài)表， UDP 用戶數(shù)據(jù)報只有 8 個字節(jié)的首部開銷，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的擁塞不會使源主機的發(fā)送速率降低。對實時應(yīng)用很重要。 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議是對 IP 協(xié)議組的擴充，它增加了一種機制，發(fā)送方使用這種機制可以區(qū)分一臺計算機上的多個接收者。每個 UDP 報文除了 包含某用戶進程發(fā)送數(shù)據(jù)外，還有報文目的端口的編號和報文源端口的編號，從而使 UDP 的這種擴充，使得在兩個用戶進程之間的遞送數(shù)據(jù)報成為可能。 UDP 是依靠 IP協(xié)議來傳送報文的，因而它的服務(wù)和 IP一樣是不可靠的。這種服務(wù)不用確認(rèn)、不對報文排序、也不進行流量控制， UDP 報文右能會出現(xiàn)丟失、重復(fù)、失序等現(xiàn)象。 （三） TCP 協(xié)議 TCP段 ，連接管理，即 TCP連接建立與釋放（三次握手），可靠傳輸 ，流量控制與擁塞控制，包括可變發(fā)送窗口協(xié)議等。 TCP 采用大小可變的滑動窗口進行流量控制。窗口大小的單位是字節(jié)，在 TCP 報文段首部的窗口字段寫入的數(shù)值就是當(dāng)前給對方設(shè)置的發(fā)送窗口數(shù)值的上限。發(fā)送窗口在連接建立時由雙方商定。但在通信的過程中，接收端可根據(jù)自己的資源情況，隨時動態(tài)地調(diào)整對方的發(fā)送窗口上限值 (可增大或減小 )。 TCP提供的是一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)。當(dāng)傳送受差錯干擾的數(shù)據(jù)，或基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)故障，或網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷太重而使網(wǎng)際基本傳輸系統(tǒng) (無連接報文遞交系統(tǒng) )不能正常工作時，就需要通過其它協(xié)議來保證通信的可靠。 TCP 就是這樣的協(xié)議，它對應(yīng)于 OSI 模型的運輸層，它在 IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，提供端到端的面向連接的可靠傳輸。 TCP采用 “帶重 傳的肯定確認(rèn) ”技術(shù)來實現(xiàn)傳輸?shù)目煽啃?。簡單?“帶重傳的肯定確認(rèn) ”是指與發(fā)送方通信的接收者，每接收一次數(shù)據(jù)，就送回一個確認(rèn)報文，發(fā)送者對每個發(fā)出去的報文都留一份記錄，等到收到確認(rèn)之后再發(fā)出下一報文分組。發(fā)送者發(fā)出一個報文分組時，啟動一個計時器，若計時器計數(shù)完畢，確認(rèn)還未到達，則發(fā)送者重新送該報文分組。 簡單的確認(rèn)重傳嚴(yán)重浪費帶寬， TCP 還采用一種稱之為 “滑動窗口 ”的流量控制機制來提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，窗口的范圍決定了發(fā)送方發(fā)送的但未被接收方確認(rèn)的數(shù)據(jù)報的數(shù)量。每當(dāng)接收方正確收到一則報文時，窗口便向前滑動，這種機制 使網(wǎng)絡(luò)中未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)報數(shù)量增加，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。 TCP通信建立在面向連接的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了一種 “虛電路 ”的概念。雙方通信之前，先建立一 條連接，然后雙方就可以在其上發(fā)送數(shù)據(jù)流。這種數(shù)據(jù)交換方式能提高效率，但事先建立連接和事后拆除連接需要開銷。 TCP 連接的建立采用三次握手的過程，整個過程由發(fā)送方請求連接、接收方再發(fā)送一則關(guān)于確認(rèn)的確認(rèn)三個過程組成。 TCP的擁塞控制和流量控制是一個比較復(fù)雜的問題，它包括發(fā)送端發(fā)送報文的大小和報文的時機，接收端發(fā)送確認(rèn)和窗口大小的策略。同時還要兼顧不同網(wǎng)絡(luò)的具體情況，算法要 具有一定的自適應(yīng)性，在保證可靠傳輸?shù)耐瑫r，盡量提高傳輸效率。 這里主要對目前公認(rèn)的比較行之有效的一些擁塞控制和流量控制算法進行介紹和驗證。主要有： TCP 的滑動窗口機制、 TCP 的糊涂窗口綜合癥和 Nagle算法分析、網(wǎng)絡(luò)擁塞的處理、TCP 的超時與重傳、 TCP 的窗口探查技術(shù)、 TCP 的快重傳和快恢復(fù)。 TCP 的滑動窗口機制 為了提高報文段的傳輸速率， TCP 采用大小可變的滑動窗口進行流量控制。窗口大小的單位是字節(jié)。發(fā)送窗口在連接建立時由雙方商定，但在通信過程中，接收端可根據(jù)自己的接收緩存的大小，隨時動態(tài)地調(diào)整發(fā)送端的 發(fā)送窗口的上限值。這就是接收端窗口 rwnd（ receiver window），這個值被放在接收端發(fā)送的 TCP 報文段首部的窗口字段中。 同時，發(fā)送端根據(jù)其對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞程度的估計而確定的窗口值，叫做擁塞窗口 cwnd（ congestion window）。其大小與網(wǎng)絡(luò)的帶寬和時延密切相關(guān)。 發(fā)送端設(shè)置的當(dāng)前能夠發(fā)送數(shù)據(jù)量的大小叫做發(fā)送窗口，發(fā)送窗口的上限值由下面公式確定： 發(fā)送窗口的上限值＝ Min[cwnd,rwnd] rwnd由接收端根據(jù)其接收緩存確定，發(fā)送端確定 cwnd比較復(fù)雜，詳細(xì)情況在慢啟動和擁塞避免一 節(jié)中敘述。 發(fā)送窗口的左邊沿對應(yīng)已發(fā)送數(shù)據(jù)中被確認(rèn)的最高序號＋ 1，其右邊沿對應(yīng)左邊沿的序號加上發(fā)送窗口的大小。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，這個發(fā)送窗口不時地向右移動構(gòu)成了滑動窗口。窗口的兩個邊沿的相對運動增加或減少了窗口的大小。我們使用三個術(shù)語來描述窗口左右邊沿的運動： （ 1）當(dāng)窗口左邊沿向右邊沿靠近時，我們稱之為窗口合攏。這種現(xiàn)象發(fā)生在數(shù)據(jù)被發(fā)送和確認(rèn)時。如果窗口的左邊沿與右邊沿重合，則稱其為一個零窗口，此時發(fā)送方不能發(fā)送任何數(shù)據(jù)。 （ 2）當(dāng)窗口右邊沿向右移動時將允許發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，我們稱之為窗口張開。這種現(xiàn)象發(fā)生在另一端的接收進程讀取已經(jīng)確認(rèn)的數(shù)據(jù)并釋放了 TCP的接收緩存時。 （ 3）當(dāng)右邊沿向左移動時，我們稱之為窗口收縮。這種情況一般不會發(fā)生，但是 TCP必須能夠在某一端產(chǎn)生這種情況時進行處理。 TCP 的糊涂窗口綜合癥和 Nagle算法 TCP的流量控制方案是基于窗口的，有可能會出現(xiàn)一種被稱為 “糊涂窗口綜合癥 ”的狀況。其中一種情況是，如果接受方處理較慢，并且每次從其接收緩存取走很少量數(shù)據(jù)就通告這個很小的窗口，而不是等到有較