大纲要求

1. 异构网络互连

2. 路由与转发

3. 拥塞控制

1. 静态路由与动态路由

2. 距离 - 向量路由算法

3. 链路状态路由算法

4. 层次路由

1. IPv4 分组

2. 2.IPv4 地址与 NAT

3. 子网划分与子网掩码、CIDR

4. ARP、DHCP 与 ICMP

1. IPv6 的主要特点

2. IPv6 地址

1. 自治系统

2. 域内路由与域间路由

3. RIP 路由协议

4. OSPF 路由协议

5. BGP 路由协议

1. 组播的概念

2. IP 组播地址

1. 移动 IP 的概念

2. 移动 IP 的通信过程

1. 路由器的组成和功能

2. 路由表与路由转发

核心考点

1. （★★★★★）子网划分和无分类编址 CIDR

2. （★★★★★）路由与转发，即各种路由算法

3. （★★★★）IP 地址的分类、IP 数据报格式、NAT

4. （★★★）ARP、DHCP 和 ICMP

5. （★★★）3 种常用路由选择协议∶RIP、OSPF、BGP

6. （★★）IP 组播、移动 IP 的基本概念

7. （★★）路由器的组成和功能

网络层的功能

异构网络互联

1. 物理层的中继系统∶中继器或集线器。

2. 数据链路层的中继系统∶网桥或交换机。

3. 网络层的中继系统∶路由器。

4. 网络层以上的中继系统∶网关。

1. 不保证源主机发送出来的 IP 数据报一定无差错地交付到目的主机。

2. 不保证源主机发送出来的 IP 数据报都在某一规定的时间内交付到目的主机。

3. 不保证源主机发送出来的 IP 数据报一定按发送时的顺序交付到目的主机。

4. 不保证源主机发送出来的 IP 数据报不会重复交付到目的主机。

5. 不故意丢弃 IP 数据报。丢弃 IP 数据报的情况∶路由器检测出首部检验和有错误；或由于网络中通信量过大，路由器或目的主机中的缓存已无空闲空间。

路由与转发

1. 路由选择∶根据路由算法确定一个进来的分组应该被传送到哪一条输出路线上。如果子网内部使用数据报，那么对每一个进来的分组都要重新选择路径。如果子网内部使用虚电路，那么只有当创建一个新的虚电路时，才需要确定路由路径。

2. 分组转发∶路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。
注意∶路由表是根据路由选择算法得出的，而转发表是从路由表得出的。转发表的结构应当使查找过程最优化，路由表则需要对网络拓扑变化的计算最优化。在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表，而是笼统地使用路由表这一名词。

拥塞控制

1. 开环控制∶在网络系统设计时，事先就要考虑到有关发生拥塞的各种因素，力求在系统工作时不会出现拥塞。一旦整个系统启动并运行起来，就不再需要中途进行修改。开环控制手段可包括确定何时可接收新流量、确定何时可丢弃分组及丢弃哪些分组、确定何种调度决策等。所有这些手段的共性是，在做决定时不考虑当前网络状态。

2. 闭环控制∶事先不考虑有关发生拥塞的各种因素，采用监视系统去监视，即时检测到哪里发生拥塞（就像道路上的摄像头，看到哪里发生堵车，立刻派交警去解决），然后将拥塞信息传到合适的地方以便调整系统运行，改正问题。其主要措施包括检测拥塞、报告拥塞和调整措施。

路由算法

静态路由和动态路由

距离 - 向量路由算法

1. 情况一∶被通告一条新的路由，该路由在本节点的路由表中不存在，此时本地节点加入这条新的路由。

2. 情况二∶通过发送路由信息的节点有一条到达某个目的地的路由，该路由比当前使用的路由有较短的距离（例如，RIP 就是有较小的跳数）。在这种情况下，用经过发送路由信息的节点的新路由替换路由表中到达那个目的地的现有路由。

链路状态路由算法

1. 主动测试所有邻接节点的状态。两个共享一条链接的节点是相邻节点，它们连接到同一条链路。

2. 定期地将链路状态传播给所有其他节点（或称为路由节点）。

1. 向本自治系统（参考 4.2.4 小节）中的所有路由器发送信息。这里使用的方式是洪泛法，即路由器通过所有输出端口向所有相邻的路由器发送信息，而每一个相邻路由器又将此信息发往其所有相邻路由器（但不再发送给刚刚发来信息的那个路由器）。

2. 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。所谓 “链路状态” 就是说明本路由器都和哪些路由器相邻以及该链路的 “度量”。对于 OSPF 算法，链路状态的 “度量” 主要用来表示费用、距离、时延、带宽等。

3. 只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送信息。由于一个路由器的链路状态只涉及与相邻路由器的连通状态，因此与整个互联网的规模并无直接关系，所以链路状态路由算法可以用于大型的或路由信息变化剧烈的互联网络环境。

层次路由

1. 随着时间的推移，因特网的规模越来越大，现在就有几百万个路由器互连在一起了，如果让所有路由器知道所有网络应该怎样到达，则这种路由表将非常大，处理起来也太耗费时间，而所有这些路由器交换路由信息所需的带宽就会使因特网的通信链路达到饱和。

2. 许多单位不愿意外界了解自己单位网络的布局细节和本部门所采用的路由选择协议（这属于本部门内部的事情），但同时还希望连接到因特网上。

1. 一个自治系统内部所使用的路由选择协议称为内部网关协议（IGP），具体的协议有 RIP 和 OSPF 等。

2. 自治系统之间使用的路由选择协议称为外部网关协议（EGP），主要在不同自治系统的路由器之间交换路由信息，并负责为分组在不同自治系统之间选择最优的路径，具体的协议有 BGP。

IPV4

IPV4 分组

1. 版本∶占 4 位，就是说这个 IP 数据报是 IPv4 版本还是 IPv6 版本，通信双方的版本必须一致。

2. 首部长度∶占 4 位，IP 数据报的首部实际上是 60B（但是有 40B 基本从不使用，考试的时候就认为 IP 数据报的首部是 20B，绝对不会错），前面也讲过 IP 数据报首部的长度必须是 4B 的倍数，这样只要用 15 个标记（每个标记 4 位）就可以表示 60B，例如，0001 表示 4B，0010 表示 8B，…，1111 表示 60B。

3. 区分服务∶占 1B，从没使用过，不会考，可忽略。

4. 总长度∶占 2B，千万不要和首部的基本长度弄混淆，这里的基本单位长度是 1B，不再是 4B，并且总长度包括了首部和数据部分，很明显 16 位可以表示的长度为 65535B（因为 16 位表示的数的范围是 0～65535）。
如果 IP 数据报的总长度这么长，MAC 帧的数据部分最大长度才 1500B（可能还少于 1500B，每个网络是可以自己定义的），而 IP 数据报的总长度恰好就是 MAC 帧的数据部分，所以当 IP 数据报的长度大于 1500B 时，很明显就必须要切割之后发送。但是问题出现了，切割之后接收端怎么合并？
这就需要片偏移，只需要按照片偏移从小到大合并即可，在合并的过程中一定要将首部的 20B 删除。

1. 标识∶占 2B，它是一个计数器，用来产生 IP 数据报的标识。

2. 标志∶占 3 位，目前只有前 2 位有意义，即 MF 和 DF。 MF 前面已经讲过，作用是为了合并数据报；首先接收端收到的数据报要是原数据报的分片（这样的话就需要标识，每个原数据报都可以将这个标识填到每个分片的首部，就是下面要介绍的标识），但是，万一等到的是最后一片，而接收端不知道是最后一片，还会一直等，为了打破僵局，这就需要有一个标志位 MF，去标记该片是不是最后一位。现在继续假设已经收到了最后一个分片，怎样将所有的分片合并呢？ DF 的作用∶比如一个数据报经过某个路由器发现它的长度超过了最大发送长度，并且 DF=1（不能分片），这样该数据报就过不去了，然后路由器丢弃这个数据报，并发送一个 ICMP 报文（参考 4.3.8 小节）给发送端，说该数据报太长了过不去，并且在 ICMP 报文中填写了该路由器传送的最大传输单位，让主机考虑怎么传，但是如果 DF=0，即使下一跳数据报太大，仍然可以继续分片传送，这就是 DF 的作用。
1. 片偏移∶占 13 位，前面已经讲过，但是需要注意的是片偏移是 8B 的整数倍。理由就是数据报总长度为 16 位，而片偏移只有 13 位，要使得 13 位能准确地表示 16 位的长度，就必须 1 位可以当 3 位用，即 ，为了更好地理解上面所讲的，请参考例 4-1。在例 4-1 中有一点需要提醒，现在假定数据报片 2 经过某个网络时还需要分片，此时还需要分片是建立在数据报 2 的 DF 值都是 0（见表 4-1）的基础上，若数据报片 2 的 DF 值等于 1，则该数据报就不可达，请千万注意。

1. 生存时间∶占 8 位，如果一个数据报一直在网络中转圈，网络资源就被白白浪费了，所以需要设置生存时间（Time ToLive，TTL），即数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。

2. 协议∶占 8 位，当接收端收到数据报时，肯定要交付给传输层的某种协议去处理，是交给传输层的 TCP，还是交给传输层的 UDP，需要此标志给出，如图 4-4 所示。

1. 首部校验和∶占 16 位，只需记住只检验数据报的首部，不检验数据部分，至于具体检验过程可参考第 5 章关于 UDP 数据报校验和。

2. 源地址∶发送端主机的 IP 地址。

3. 目的地址∶接收端主机的 IP 地址。 至此，20B 的首部全部介绍完毕，也许看到这里你确实记住了，但是根据经验，不出一周必忘无疑，希望下面的总结能够帮助大家将遗忘降到最低。

在首部中接触了 3 个关于长度的标记，一个是首部长度，一个是总长度，一个是片偏移，它们的基本单位分别为 4B、1B、8B（这个一定要记住）。通过一句话帮助记忆∶你不要总是拿 1 条假首饰（首 4）来骗（偏）我吧（8），记住关键词总 1、首 4、偏 8。

1. 默认路由中的 “默认” 二字并没有出现在路由表中，“默认” 会被记为 0.0.0.0，这个一定要记住，2009 年最后一题就考到了。但是这里仅仅是将 0.0.0.0 作为默认目的地址，绝对不是目的地址，0.0.0.0 不能作为目的地址。

2. 得到下一跳路由器的 IP 地址后不是直接将该地址填入到待发送的数据报，而是将该 IP 地址转成 MAC 地址（通过 ARP，参考 4.3.6 小节），将其放到 MAC 帧首部中，然后根据这个 MAC 地址来找到下一跳路由器。
也许有人会问，为什么要转换成物理地址？不能直接通过 IP 地址去找吗？
当然不能，计算机网络中一直有这样一句话，好像两台主机的网络层有一条链路一样，这仅仅是好像，不是真实有，就好像两栋 7 层楼房，你要从这一栋的第三层到另一栋的第三层，你能直接过去吗？肯定不行，一定要先下到一楼然后走向另一栋，再走楼梯到三楼，但是如果不考虑中间这些细节的话，这个人就好像是从三楼直接飞过去的。

3. 只知道 IP 地址，也就是说，这个人只能站在三楼才能看见去对面三楼的路线，但是你从这一栋下到一楼后走向另一栋，你是不知道怎么样才能过去的，所以第一层也需要地址才知道怎么走到另一栋，这里的地址就是 MAC 地址。所以说 MAC 地址是数据链路层和物理层使用的地址，一定要使用 MAC 地址去找路由器。

4. 在不同网络中传送时，MAC 帧首部中的源地址和目的地址要发生变化，但是网桥在转发帧时，不改变帧的源地址，注意区分。

IPV4 地址

IPv4 地址的分类

A 类地址(0-127)

B 类地址(128-191)

C 类地址(192-223)

6 种特殊地址

1. 直接广播地址（net-id:1）

2. 受限广播地址（1:1）

3. 这个网络上的这个主机（0:0）

4. 这个网络上的特定主机（0:特定）

5. 环回地址（127:特定 了解即可，不懂没关系，只需知道 127 是环回用的即可）

1. IP 地址是一种分等级的地址结构。分等级的两个好处如下∶
①IP 地址管理机构在分配 IP 地址时 只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。
②路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

2. 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号（net-id）必须是不同的。这种主机称为多接口主机，例如，路由器的每个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。

3. 用中继器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号。

4. 所有分配到网络号的网络，不管是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，两者都是平等的。

NAT

背景知识∶其实某些机构并不需要连接到因特网，只需要与内部的主机通信，这样如果还是按照全球 IP 地址去分配，则会大大浪费 IP 地址。

1. 10.0.0.0～10.255.255.255（相当于一个 A 类网络）。

2. 172.16.0.0～172.31.255.255（相当于 16 个连续的 B 类网络）。

3. 192.168.0.0～192.168.255.255（相当于 256 个连续的 C 类网络）。

子网划分和子网掩码

子网划分

1. IP 地址空间的利用率有时很低。例如，对于一个只有 200 台主机的公司，分配一个 A 类网络，显然 IP 地址利用率极低。

2. 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大而使网络性能变坏。

3. 两级的 IP 地址不够灵活。

子网掩码

1. 从收到的分组首部提取目的 IP 地址 D。

2. 先判断是否为直接交付，用那些和路由器直接相邻的网络的子网掩码和 D 逐位相 “与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付，否则就是间接交付。

3. 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器，否则执行 4）。

4. 对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐位相 “与”。若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行 5）。

5. 若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行 6）。

6. 报告转发分组出错。

CIDR

1. CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。CIDR 使用各种长度的 “网络前缀” 来代替分类地址中的网络号和子网号。于是，IP 地址又从三级编址回到了两级编址，其地址格式为 为了区分网络前缀，通常采用 “斜线记法”（又称 CIDR 记法），即 IP 地址 / 网络前缀所占位数。



例如，128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212 个地址（因为斜线后面的 20 是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是 12 位）。在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为 “/20 地址块”。可以算出，128.14.32.0/20 地址块的最小地址为 128.14.32.0；128.14.32.0/20 地址块的最大地址为 128.14.47.255（128.14.00101111.11111111 下画线为网络前缀），全 “0” 和全 “1” 的主机号地址一般不使用。

2. 将网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成 “CIDR 地址块”。一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合（也称构成超网），它使得路由表中的一个项目可以表示很多个原来传统分类地址的路由，因此可以缩短路由表，减小路由器之间选择信息的交换，从而提高网络性能（参考例 4-9）。CIDR 中同样使用了掩码来确定其网络前缀。对于 “20” 的地址块，其掩码由连续的 20 个 “1” 和后续 12 个 “0” 组成。可以看出，“1” 对应于网络前缀，“0” 对应于主机号。

1. 将需要聚合的几个网段的地址转换为二进制的表达方式。

2. 比较这些网段，寻找它们 IP 地址前面相同的部分，从不同的位置进行划分，相同的部分作为网络段，而不同的部分作为主机段。

1. 网络号 C4.5E.10.0/20 的第三字节可以用二进制表示成 00010000，目标地址 C4.5E.13.87 的第三字节可以用二进制表示成 00010011，前 20 位相同，恰好匹配了，所以具有该目标地址的 IP 分组将被投递到 B 站。

2. 目标地址 C4.5E.22.09 与网络号 C4.5E.10.0/20 的前 20 位不一样，所以不能进行匹配。其次，优先考虑的应该是网络号 C4.50.0.0/12，恰好匹配，所以具有该目标地址的 IP 分组将被投递到 A 站。

3. 经过比较，目标地址 C3.41.80.02 只能与 80.0.0.0/1 匹配。因为目标地址 C3.41.80.02 的第一字节为 11000011，而网络 80.0.0.0 的第一字节为 10000000，第一位都为 1，匹配，所以具有该目标地址的 IP 分组将被投递到 E 站。

4. 同上分析，目标地址 5E.43.91.12 与网络 40.0.0.0/2 匹配，所以具有该目标地址的 IP 分组将被投递到 F 站。

5. 同上分析，目标地址 C4.6D.31.2E 与网络 C4.60.0.0/12 匹配（且标地址 C4.6D.31.2E 与网络 C4.68.0.0/14 只有前 13 位相同，所以不能匹配，所以具有该目标地址的 IP 分组将被投递到 C 站。

6. 同上分析，目标地址 C4.6B.31.2E 与网络 C4.68.0.0/14 匹配，所以具有该目标地址的 IP 分组将被投递到 D 站。

1. 前缀是由因特网管理机构进行分配的，而后缀是由分配到前缀的单位自行分配的。

2. IP 数据报的寻址是根据前缀来找目的网络，找到目的网络后再根据后缀找目的主机。

ARP

1. 发送方是主机，要把 IP 数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。

2. 发送方是主机，要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址，剩下的工作由这个路由器来完成。

3. 发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。

4. 发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址，剩下的工作由这个路由器来完成。

1. 主机 A 先通过 ARP 解析出路由器 R1 的硬件地址，将 IP 数据报发送到 R1。

2. R1 再通过 ARP 解析出 R2 的硬件地址，将 IP 数据报转发到 R2。

3. R2 再通过 ARP 解析出主机 F 的硬件地址，将 IP 数据报交付给主机 F。因此，主机 A 发送 IP 数据报给主机 F 要经过 3 次 ARP 地址解析。

DHCP

1. DHCP 客户机广播 “DHCP 发现” 消息，试图找到网络中的 DHCP 服务器，服务器获得一个 IP 地址。

2. DHCP 服务器收到 “DHCP 发现” 消息后，就向网络中广播 “DHCP 提供” 消息，其中包括提供 DHCP 客户机的 IP 地址和相关配置信息。

3. DHCP 客户机收到 “DHCP 提供” 消息，如果接受 DHCP 服务器所提供的相关参数，则通过广播 “DHCP 请求” 消息向 DHCP 服务器请求提供 IP 地址。

4. DHCP 服务器广播 “DHCP 确认” 消息，将 IP 地址分配给 DHCP 客户机。DHCP 允许网络上配置多台 DHCP 服务器，当 DHCP 客户发出 DHCP 请求时，就有可能收到多个应答信息。这时，DHCP 客户只会挑选其中的一个，通常是挑选 “最先到达的信息”。

ICMP

ICMP 差错报告报文的分类（2010 年考过一道选择题）

1. 终点不可达。当路由器或主机不能交付数据报时，就向源点发送终点不可达报文。

2. 源站抑制。当路由器或主机由于拥塞而丢弃数据报时，就向源点发送源点抑制报文，使源点知道应当把数据报的发送速率放慢。

3. 时间超过。当 IP 分组的 TTL 值被减为 0 后，路由器除了要丢弃该分组外，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。

4. 参数问题。当路由器或目的主机收到的数据报的首部中有字段的值不正确时，就丢弃该数据报，并向源点发送参数问题报文（现在一般都不发）。

5. 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送给其他的路由器（比当前更好的路由）。

ICMP 询问报文的分类

1. 有回送请求和回答报文。

2. 时间戳请求和回答报文。

3. 掩码地址请求和回答报文。

4. 路由器询问和通告报文。

不应发送 ICMP 差错报告报文的几种情况

1. 对 ICMP 差错报告报文不再发送 ICMP 差错报告报文。

2. 对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送 ICMP 差错报告报文。

3. 对具有组播地址的数据报都不发送 ICMP 差错报告报文。

4. 对具有特殊地址（如 127.0.0.0 或 0.0.0.0）的数据报不发送 ICMP 差错报告报文。

IPv6

IPv6 的特点

1. 更大的地址空间。IPv6 将地址从 IPv4 的 32 位增大到了 128 位。

2. 扩展的地址层次结构。因为地址多了，所以可以划分更多的层次。

3. 灵活的首部格式。

4. 改进的选项。

5. 允许协议继续扩充。

6. 支持即插即用（自动配置）。

7. 支持资源的预分配。

8. IPv6 首部长度必须是 8B 的整数倍，而 IPv4 首部是 4B 的整数倍（还记得首饰 = 首 4 吗?）。

1. IPv6 第一个主要改进也是最重要的，即 IPv6 比 IP4 有长得多的地址。IPv6 的地址用 128 位表示，地址空间是 IPV4 的 2128-32 = 296 倍，相当于地球表面的每平方米面积都有大约 6x1023 个地址。

2. IPv6 第二个主要改进是简化了 IP 分组的基本首部，它包含 8 个段（IPV4 是 12 个段）。这一改变使得路由器能够更快地处理分组，从而可以改善吞吐率。

3. IPv6 第三个主要改进是 IPv6 更好地支持选项。这一改变对新的分组首部很重要，因为一些从前是必要的段现在变成可选的了。此外，表示选项的方式也有所不同，使得路由器能够简单地跳过与它们无关的选项。这一特征加快了分组处理速度。

4. IPv6 第三个主要改进是 不允许切片。因此，如果路由器发现到来的数据报太大而不能转发到链路上，那么丢弃该数据报，并向发送方发送一个指示分组太大的ICMP报文。

IPv6 的格式

1. 版本（Version）∶占 4 位，它指明了协议的版本，对于 IPv6，该字段总是 6。

2. 通信量类（Traffc Class）∶占 8 位，这是为了区分不同的 IPv6 数据报的类别或优先级。已经定义了 0～15 共 16 个优先级，0 的优先级最低。0～7 表示允许延迟，8～15 表示高优先级，需要固定速率传输。

3. 流标号（FlowLabel）∶占 20 位，“流” 是互联网上从特定源点到特定终点的一系列数据报，“流” 所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。

4. 有效载荷长度（PayloadLength）∶占 16 位，它指明 IPv6 数据报除基本首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载荷之内），其最大值是 64KB。

5. 下一个首部（Next Header）∶占 8 位，它相当于 IPv4 的协议字段或可选字段。

6. 跳数限制（HopLimit）∶占 8 位，源站在数据报发出时即设定跳数限制，路由器在转发数据报时将跳数限制字段中的值减 1。当跳数限制的值为 0 时，就要将此数据报丢弃。

7. 源地址∶占 128 位，数据报的发送站的 IP 地址。

8. 目的地址∶占 128 位，数据报的接收站的 IP 地址。

1. 单播∶传统的点对点通信。

2. 组播∶数据报交付到一组计算机中的每一个广播可看作是组播的一个特例。

3. 任播∶其目的站是一组主机，但数据报在交付时只交付给其中一个，通常是距离最近的那个。

路由协议

路由选择协议

内部网关协议（IGP）

外部网关协议（EGP）

RIP

距离 - 向量算法

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（如每隔 30s）交换路由信息。

RIP 报文格式

首部

路由

只需记住每一条路由占据 20B 的位置。至于里面有什么字段不需要理解，因为 RIP 重点考查协议怎么实现，至于 RIP 报文格式不重要，如果感兴趣可以参考相关教材。

RIP 的优缺点

1. RIP 限制了网络的规模，它能使用的最大距离为 15（16 表示不可达）。

2. 路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加了。

3. 当网络出现故障时，RIP 要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器，即 " 坏消息传播得慢 "，使更新过程的收敛时间长。

OSPF

链路状态协议

1. 向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。

2. 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。

3. “链路状态” 就是说明本路由器都和哪些路由器相邻以及该链路的 “度量”（metric）。只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

最短路径算法

OSPF 的 5 种分组类型（了解）

1. 类型 1∶问候（Hello）分组，用来发现和维持邻站的可达性。

2. 类型 2∶数据库描述分组，向邻站给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目的摘要信息。

3. 类型 3∶链路状态请求分组，向对方请求发送某些链路项目的详细信息。

4. 类型 4∶链路状态更新分组，用洪泛法对全网更新链路状态。

5. 类型 5∶链路状态确认分组，对链路更新分组的确认。

RIP 和 OFPF 的比较

协议参数

收敛速度

分层

负载平衡

灵活性

以组播地址发送报文

BGP

BGP 的基本概念

1. 因特网的规模太大，使得自治系统之间路由选择非常困难。

2. 对于自治系统之间的路由选择，要寻找最佳路由是很不现实的。

3. 自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略。

BGP 的特点

1. BGP 交换路由信息的节点数量级是自治系统数的量级，这要比自治系统中的网络数少很多。

2. 每一个自治系统中 BGP 发言人（或边界路由器）的数目是很少的，这样就使得自治系统之间的路由选择不过分复杂。

3. BGP 支持 CIDR，因此 BGP 的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器以及到达该目的网络所要经过的各个自治系统序列。

4. 在 BGP 刚刚运行时，BGP 的邻站是交换整个的 BGP 路由表，但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。这样对节省网络带宽和减少路由器的处理开销方面都有好处。

BGP 的 4 种报文

1. 打开（Open）报文∶用来与相邻的另一个 BGP 发言人建立关系。

2. 更新（Update）报文∶用来发送某一路由的信息以及列出要撤销的多条路由。

3. 保活（Keepalive）报文∶用来确认打开报文和周期性地证实邻站关系。

4. 通知（Notificaton）报文∶用来发送检测到的差错。

RIP、OSPF、BGP 的最终陈述

IP 组播

组播的概念

IP 组播的地址（224-239）

1. 组播地址只能用于目的地址，不能用于源地址。

2. 组播数据报 “尽最大努力交付”，不提供可靠交付。

3. 对组播数据报不产生 ICMP 差错报文。换句话说，如果在 PING 命令后面输入组播地址，将永久不会收到响应，在讲解 ICMP 的时候已经提到过。

4. 并非所有 D 类地址都可以作为组播地址。

5. IPv4多播地址又可分为预留的多播地址（永久多播地址）、全球范围可用的多播地址以及本地管理的多播地址[RFC 3330]。

组播地址与 MAC 地址的换算

以太网硬件地址是48位，而IP地址是32位，有效IP组播地址是28位，以太网支持IP组播地址到以太网组播地址的映射，他们之间的映射很巧妙而简单，主要规则如下：

局域/以太网上进行硬件多播

因特网上进行IP多播

组播路由选择协议——网际组管理协议IGMP

移动 IP

移动 IP 的概念

1. 移动节点∶具有永久 IP 地址的移动节点。

2. 本地代理∶有一个端口与移动节点本地链路相连的路由器，它根据移动用户的转交地址，采用隧道技术转交移动节点的数据报。

3. 外部代理∶移动节点的漫游链路上的路由器，它通知本地用户代理自己的转交地址，是移动节点漫游链路的默认路由器。

移动 IP 的通信过程

1. 移动节点在本地网时，按传统的 TCP/IP 方式进行通信（在本地网有固定的地址）。

2. 移动节点漫游到一个外地网络时，仍然使用固定的 IP 地址进行通信。为了能够收到通信对端发给它的 IP 分组，移动节点需要向本地代理注册当前的位置地址，这个位置地址就是转交地址。移动 IP 的转交地址可以是外部代理的地址或动态配置的一个地址。

3. 本地代理接收来自转交地址的注册后，会构建一条通向转交地址的隧道，将截获的发给移动节点的 IP 分组通过隧道送到转交地址处。

4. 在转交地址处解除隧道封装，恢复出原始的 IP 分组，最后送到移动节点，这样移动节点在外网就能够收到这些送给它的 IP 分组了。

5. 移动节点在外网通过外网的路由器或者外代理向通信对端发送 IP 数据报。

6. 当移动节点来到另一个外网时，只需要向本地代理 – 更新注册的转交地址 –，就可以继续通信了。

7. 当移动节点回到本地网时，移动节点向本地代理注销转交地址，这时移动节点又将使用传统的 TCPI/P 方式进行通信。

网络层设备

路由器的组成和功能

路由表与路由转发

1. 转发就是路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。

2. 路由选择则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由。

3. 路由表是根据路由选择算法得出的，而转发表是从路由表得出的。注意∶在讨论路由选择的原理时，往往区分转发表和路由表。

1. 首先路由器从线路上接收分组，也就是图 4-30 的输入端口，经过 1 时进行物理层处理（进行比特的接收），经过 2 时进行数据链路层处理（剥去帧头、帧尾，得到了 IP 数据报），然后分组就被送入网络层的模块，如图 4-31 所示。
若接收的分组是路由器之间交换路由信息的分组（如 RIP 和 OSPF 分组），则把这种分组送交路由器的路由选择部分中的路由选择处理器。若接收的是数据分组，则按照分组首部中的目的地址查找转发表，根据得到的结果，分组就经过交换结构到达合适的输出端口。当一个分组正在查找转发表时，后面又紧跟着从这个输入端口收到另一个分组，这个分组就必须在队列中排队，因而产生了一定的时延，详见图 4-31。

2. 从交换结构传送过来的分组先进行缓存，数据链路层处理模块将给分组加上数据链路层的首部和尾部，交给物理层后发送到外部线路，如图 4-32 所示。

路由环路问题