㈠ 《计算机网络-自顶向下方法》第四章-网络层 要点
网络层的作用：实现主机到主机的通信服务，将分组从一台发送主机移动到一台接收主机。
1、转发涉及分组在单一的路由器中从一条入链路到一条出链路的传送。
2、路由选择涉及一个网络的所有路由器，它们经路由选择协议共同交互，以决定分组从源到目的地结点所采用的路径。计算这些路径的算法称为路由选择算法。
每台路由器都有一张转发表，路由器通过检查到达分组首部字段的值来转发分组，然后使用该值在该路由器的转发表中索引查找。路由选择算法决定了插入路由器转发表中的值。
路由选择算法可能是集中式的，或者是分布式的。但在这两种情况下，都是路由器接收路由选择协议报文，该信息被用于配置其转发表。
网络层也能在两台主机之间提供无连接服务或连接服务。同在运输层的面向连接服务和无连接服务类似，连接服务需要握手步骤，无连接服务不需要握手。但它们之间也有差异：
1、 在网络层中，这些服务是由网络层向运输层提供的主机到主机的服务。在运输层中，这些服务则是运输层向应用层提供的进程到进程的服务。
2、 在网络层提供无连接服务的计算机网络称为数据报网络；在网络层提供连接服务的计算机网络称为虚电路网络。
3、 在运输层实现面向连接的服务与在网络层实现连接服务是根本不同的。运输层面向连接服务是在位于网络边缘的端系统中实现的；网络层连接服务除了在端系统中，也在位于网络核心的路由器中实现。（原因很简单：端系统和路由器都有网络层）
虚电路网络和数据报网络是计算机网络的两种基本类型。在作出转发决定时，它们使用了非常不同的信息。
IP地址有32比特，如果路由器转发表采用“蛮力实现”将对每个可能的目的地址有一个表项。因为有超过40亿个可能的地址，这种选择完全不可能（即使用二分查找也十分慢）。
我们转发表的表项可以设计为几个表项，每个表项匹配一定范围的目的地址，比如有四个表项
（你可能也会考虑到，IP地址有32比特，如果每个路由器设计为只有2个表项，那么也只需要有32个路由器就可以唯一确定这40亿个地址中的一个。）
最长前缀匹配规则，是在转发表中寻找最长的匹配项，并向与最长前缀匹配相关联的链路接口转发分组。这种规则是为了与因特网的编址规则相适应。
1、输入端口
“使用转发表查找输出端口”是输入端口最重要的操作（当然还有其他一些操作）。输入端口执行完这些所需的操作后，就把该分组发送进入交换结构。如果来自其他输入端口的分组当前正在使用交换结构，一个分组可能会在进入交换结构时被暂时阻塞，在输入端口处排队，并等待稍后被及时调度以通过交换结构。
2、交换结构
交换结构的三种实现方式
3、输出端口
分组调度程序 处理在输出端口中排队的分组
4、路由选择处理器
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IP协议版本4，简称为IPv4；IP协议版本6，简称为IPv6。
如上图所示，网络层有三个主要的组件
1、IP协议
2、路由选择协议
3、ICMP协议 (Internet Control Message Protocol, 因特网控制报文协议)
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不是所有链路层协议都能承载相同长度的网络层分组。有的协议能承载大数据报，而有的协议只能承载小分组。例如，以太网帧能够承载不超过1500字节的数据，而某些广域网链路的帧可承载不超过576字节的数据。
一个链路层帧能承载的最大数据量叫做最大传送单元(Maximun Transmission Unit, MTU)
所以链路层协议的MTU严格限制着IP数据报的长度。这也还不是主要的问题，问题在于发送方与目的地路径上的每段链路可能使用不同的链路层协议，且每种协议可能具有不同的MTU。
举个例子：假定从某条链路收到一个IP数据报，通过检查转发表确定出链路，并且该出链路的MTU比该IP数据报的长度要小。那么如何将这个过大的IP分组压缩进链路层帧的有效载荷字段呢？
解决办法是，将IP数据报中的数据分片成两个或更多个较小的IP数据报，用单独的链路层帧封装这些较小的IP数据报；然后向输出链路上发送这些帧。每个这些较小的数据报都被称为片(fragment)。
路由器完成分片任务。同时，为了使得网络内核保持简单，IPv4设计者把数据报的重组工作放到端系统中，而非放到网络路由器中。
前提：一个4000字节的数据报(20字节IP首部加上3980字节IP有效载荷)到达一台路由器，且必须被转发到一条MTU为1500字节的链路上。假定初始数据报贴上的标识号为777。
这意味着初始数据报中3980字节数据必须被分配到3个独立的片(其中的每个片也是一个IP数据报)
IP分片：
IP地址有32比特，分为网络号和主机号。
IP地址的网络部分（即网络号）被限制为长度为8、16或24比特，这是一种称为分类编址的编址方案。具有8、16和24比特子网地址的子网分别被称为A、B和C类网络。
但是它在支持数量迅速增加的具有小规模或中等规模子网的组织方面出现了问题。一个C类(/24)子网仅能容纳多大2^8 - 2 = 254台主机(2^8 = 256, 其中的两个地址预留用于特殊用途)，这对许多组织来说太小了。然而一个B类(/16)子网可支持多达65534台主机，又太大了。这导致B类地址空间的迅速损耗以及所分配的地址空间的利用率低。
广播地址255.255.255.255。当一台主机发出一个目的地址为255.255.255.255的数据报时，该报文会交付给同一个网络中的所有主机。
某组织一旦获得了一块地址，它就可以为本组织内的主机与路由器接口逐个分配IP地址。既可手工配置IP地址，也可以使用动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)自动配置。DHCP还允许一台主机得知其他信息，如它的子网掩码、它的第一跳路由器地址(常称为默认网关)与它的本地DNS服务器的地址。
由于DHCP具有能将主机连接进一个网络相关方面的自动能力，它又被称为即插即用协议。
DHCP是客户-服务器协议。客户通常是新达到的主机，它要活的包括自身使用的IP地址在内的网络配置信息。在最简单的场合下，每个子网将具有一台DHCP服务器。如果在某子网中没有服务器，则需要一个DHCP中继代理(通常是一台路由器)，这个代理知道用于该网络的DHCP服务器的地址。
DHCP协议工作的4个步骤：
网络地址转换(Network Address Translation, NAT)
ICMP通常被认为是IP的一部分，但从体系结构上将它是位于IP之上的，因为ICMP报文是承载在IP分组中的。即ICMP报文是作为IP有效载荷承载的，就像TCP与UDP报文段作为IP有效载荷被承载那样。
众所周知的ping程序发送一个ICMP类型8编码0的报文到指定主机。看到该回显请求，目的主机发回一个类型0编码0的ICMP回显回答。大多数TCP/IP实现直接在操作系统中支持ping服务器，即该服务器不是一个进程。
新型IPv6系统可做成向后兼容，即能发送、路由和接收IPv4数据报，要使得已部署的IPv4系统能够处理IPv6数据报，最直接的方式是采用一种双栈方法。
1、链路状态(Link State, LS)算法：属于全局式路由选择算法，这种算法必须知道网络中每条链路的费用。费用可理解为链路的物理长度、链路速度，或与该链路相关的金融上的费用。链路状态算法采用的是Dijkstra算法。
2、距离向量(Distance-Vector, DV)算法：属于迭代的、异步的和分布式的路由选择算法。
“迭代的”，是因为此过程一直要持续到邻居之间无更多信息要交换为止。
“异步的”，是因为它不要求所有结点相互之间步伐一致地操作。
“分布式的”，是因为每个结点都要从一个或多个直接相连邻居接收某些信息，执行计算，然后将其计算结果分发给邻居。
DV算法的方程：
其中，dx(y)表示从结点x到结点y的最低费用路径的费用，c(x, v)是结点x到结点v的费用，结点v指的是所有x的相连结点，所以x的所有相连结点都会用minv方程计算。
（N是结点（路由器）的集合，E是边（链路）的集合）
为了减少公共因特网的路由选择计算的复杂性以及方便企业管理网络，我们将路由器组织进自治系统。
在相同AS中的路由器全都运行同样的路由选择算法，且拥有彼此的信息。在一个自治系统内运行的路由选择算法叫做自治系统内部路由选择协议。
当然，将AS彼此互联是必需的，因此在一个AS内的一台或多台路由器将有另外的任务，即负责向在本AS之外的目的地转发分组。这些路由器被称为网关路由器。
分为自治系统内部的路由选择和自治系统间的路由选择
1、因特网中自治系统内部的路由选择：路由选择信息协议(Routing Information Protocol, RIP)
2、因特网中自治系统内部的路由选择：开放最短路优先(Open Shortest Path First, OSPF)
3、自治系统间的路由选择：边界网关协议(Broder Gateway Protocol, BGP)
为什么要使用不同的AS间和AS内部路由选择协议？
实现广播的方法
1、无控制洪泛。该方法要求源结点向它的所有邻居发送分组的副本。当某结点接收了一个广播分组时，它复制该分组并向它的所有邻居（除了从其接收该分组的那个邻居）转发之。
致命缺点： 广播风暴 ，如果图具有圈，那么每个广播分组的一个或多个分组副本将无休止地循环。
2、受控洪泛。用于避免广播风暴，关键在于正确选择何时洪泛分组，何时不洪泛分组。受控洪泛有两种方法：序号控制洪泛、反向路径转发(Reverse Path Forwarding, RPF)
3、生成树广播。虽然序号控制洪泛和RPF能避免广播风暴，但是它们不能完全避免冗余广播分组的传输。
多播：将分组从一个或多个发送方交付到一组接收方
每台主机有一个唯一的IP单播地址，该单播地址完全独立于它所参与的多播组的地址。
因特网网络层多播由两个互补组件组成：因特网组管理协议(Internet Group Management Protocol, IGMP)和多播路由选择协议
IGMP只有三种报文类型：membership_query报文，membership_report报文，leave_group报文。
与ICMP类似，IGMP报文也是承载在一个IP数据报中。
因特网中使用的多播路由选择
1、距离向量多播路由选择协议
2、协议无关的多播路由选择协议
㈡ 计算机网络基础知识
ping和traceroute都是基于ICMP协议进行的。 ping查询报文的操作，通过直接ping ip或者ping 域名的方式，计算机会一直发送ICMP请求，目标收到了信息会回复ICMP信息，头部类型8和0分别表示了发送和接收信息。
网关和路由器一般是黏在一起的，网关往往分为两种，转发网关和NAT（network address translate）网关。两者区别：
路由协议：路由之间需要进行沟通从而知道你到底帮助我些什么？路由器会维护一张路由表来记录如下问题：
（1）目的网络：你的目的地是哪里？
（2）出口设备：将包从哪个口扔出去？
（3）下一跳网关：下一个路由器的地址？
路由之间通过两种算法来构建路由器之间的网状关系，以及相互的最短路径。
第一种：距离矢量路由
第二种：链路状态路由算法
拓展：域名、IP、MAC 与 ARP
ARP 英文全名为：Address resolution protocol ，地址解析协议， ARP为IP与MAC提供动态映射，过程自动完成。 当PC发出通信请求时，根据协议规定，它的目的地址必然是48bit的MAC地址的。MAC并不能和IP直接去通信。那么就需我们的ARP协议来做相应的转换工作。
㈢ 计算机网络协议四的特点和原理
ip就是网际互联协议，支持的有4个协议：ARP,RARP,ICMP,IGMP1.网络互连把自己的网络同其它的网络互连起来，从网络中获取的信息和向网络发布自己的消息，是网络互连的最主要的动力。网络的互连有多种方式，其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。1.1网桥互连的网络网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成数据帧(frame)的转发，主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址，一般就是网卡所带的地址。网桥的作用是把两个或多个网络互连起来，提供透明的通信。网络上的设备看不到网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行转发的，因此只能连接相同或相似的网络(相同或相似结构的数据帧)，如以太网之间、以太网与令牌环(tokenring)之间的互连，对于不同类型的网络(数据帧结构不同)，如以太网与X.25之间，网桥就无能为力了。网桥扩大了网络的规模，提高了网络的性能，给网络应用带来了方便，在以前的网络中，网桥的应用较为广泛。但网桥互连也带来了不少问题：一个是广播风暴，网桥不阻挡网络中广播消息，当网络的规模较大时(几个网桥，多个以太网段)，有可能引起广播风暴(broadcastingstorm)，导致整个网络全被广播信息充满，直至完全瘫痪。第二个问题是，当与外部网络互连时，网桥会把内部和外部网络合二为一，成为一个网，双方都自动向对方完全开放自己的网络资源。这种互连方式在与外部网络互连时显然是难以接受的。问题的主要根源是网桥只是最大限度地把网络沟通，而不管传送的信息是什么。1.2路由器互连网络路由器互连与网络的协议有关，我们讨论限于TCP/IP网络的情况。路由器工作在OSI模型中的第三层，即网络层。路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址(即IP地址)来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。路由器不转发广播消息，而把广播消息限制在各自的网络内部。发送到其他网络的数据茵先被送到路由器，再由路由器转发出去。IP路由器只转发IP分组，把其余的部分挡在网内(包括广播)，从而保持各个网络具有相对的独立性，这样可以组成具有许多网络(子网)互连的大型的网络。由于是在网络层的互连，路由器可方便地连接不同类型的网络，只要网络层运行的是IP协议，通过路由器就可互连起来。网络中的设备用它们的网络地址(TCP/IP网络中为IP地址)互相通信。IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。路由器只根据IP地址来转发数据。IP地址的结构有两部分，一部分定义网络号，另一部分定义网络内的主机号。目前，在Internet网络中采用子网掩码来确定IP地址中网络地址和主机地址。子网掩码与IP地址一样也是32bit，并且两者是一一对应的，并规定，子网掩码中数字为“1”所对应的IP地址中的部分为网络号，为“0”所对应的则为主机号。网络号和主机号合起来，才构成一个完整的IP地址。同一个网络中的主机IP地址，其网络号必须是相同的，这个网络称为IP子网。通信只能在具有相同网络号的IP地址之间进行，要与其它IP子网的主机进行通信，则必须经过同一网络上的某个路由器或网关(gateway)出去。不同网络号的IP地址不能直接通信，即使它们接在一起，也不能通信。路由器有多个端口，用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同。不同的端口为不同的网络号，对应不同的IP子网，这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上。2.路由原理当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。而要送给不同IP于网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关(defaultgateway)”的路由器上。“缺省网关”是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一个网络上的某个路由器端口的IP地址。路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的网络号部分，选择合适的端口，把IP分组送出去。同主机一样，路由器也要判定端口所接的是否是目的子网，如果是，就直接把分组通过端口送到网络上，否则，也要选择下一个路由器来传送分组。路由器也有它的缺省网关，用来传送不知道往哪儿送的IP分组。这样，通过路由器把知道如何传送的IP分组正确转发出去，不知道的IP分组送给“缺省网关”路由器，这样一级级地传送，IP分组最终将送到目的地，送不到目的地的IP分组则被网络丢弃了。目前TCP/IP网络，全部是通过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网络(routerbasednetwork)，形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中，路由器不仅负责对IP分组的转发，还要负责与别的路由器进行联络，共同确定“网间网”的路由选择和维护路由表。路由动作包括两项基本内容：寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法，要相对复杂一些。为了判定最佳路径，路由选择算法必须启动并维护包含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一站(nexthop)的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化，并由路由器根据量度来决定最佳路径。这就是路由选择协议(routingprotocol)，例如路由信息协议(RIP)、开放式最短路径优先协议(OSPF)和边界网关协议(BGP)等。转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点(路由器或主机)，如果路由器不知道如何发送分组，通常将该分组丢弃;否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点，如果目的网络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议(routedprotocol)。路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念，前者使用后者维护的路由表，同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。下文中提到的路由协议，除非特别说明，都是指路由选择协议，这也是普遍的习惯。3.路由协议典型的路由选择方式有两种：静态路由和动态路由。静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围，因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中进行寻径时，路由器首先查找静态路由，如果查到则根据相应的静态路由转发分组;否则再查找动态路由。根据是否在一个自治域内部使用，动态路由协议分为内部网关协议(IGP)和外部网关协议(EGP)。这里的自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP、OSPF;外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，常用的是BGP和BGP-4。下面分别进行简要介绍。3.1RIP路由协议RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xeroxparc通用协议而设计的，是Internet中常用的路由协议。RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到了全网。RIP使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。3.2OSPF路由协议80年代中期，RIP已不能适应大规模异构网络的互连，0SPF随之产生。它是网间工程任务组织(1ETF)的内部网关协议工作组为IP网络而开发的一种路由协议。0SPF是一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。在OSPF的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和其它一些变量。利用0SPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由更新信息。与RIP不同，OSPF将一个自治域再划分为区，相应地即有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择;当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。3.3BGP和BGP-4路由协议BGP是为TCP/IP互联网设计的外部网关协议，用于多个自治域之间。它既不是基于纯粹的链路状态算法，也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的BGP交换网络可达信息。各个自治域可以运行不同的内部网关协议。BGP更新信息包括网络号/自治域路径的成对信息。自治域路径包括到达某个特定网络须经过的自治域串，这些更新信息通过TCP传送出去，以保证传输的可靠性。为了满足Internet日益扩大的需要，BGP还在不断地发展。在最新的BGp4中，还可以将相似路由合并为一条路由。3.4路由表项的优先问题在一个路由器中，可同时配置静态路由和一种或多种动态路由。它们各自维护的路由表都提供给转发程序，但这些路由表的表项间可能会发生冲突。这种冲突可通过配置各路由表的优先级来解决。通常静态路由具有默认的最高优先级，当其它路由表表项与它矛盾时，均按静态路由转发。4.路由算法路由算法在路由协议中起着至关重要的作用，采用何种算法往往决定了最终的寻径结果，因此选择路由算法一定要仔细。通常需要综合考虑以下几个设计目标：(1)最优化：指路由算法选择最佳路径的能力。(2)简洁性：算法设计简洁，利用最少的软件和开销，提供最有效的功能。(3)坚固性：路由算法处于非正常或不可预料的环境时，如硬件故障、负载过高或操作失误时，都能正确运行。由于路由器分布在网络联接点上，所以在它们出故障时会产生严重后果。最好的路由器算法通常能经受时间的考验，并在各种网络环境下被证实是可靠的。(4)快速收敛：收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时，路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络，引发重新计算最佳路径，最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。(5)灵活性：路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。例如，某个网段发生故障，路由算法要能很快发现故障，并为使用该网段的所有路由选择另一条最佳路径。路由算法按照种类可分为以下几种：静态和动态、单路和多路、平等和分级、源路由和透明路由、域内和域间、链路状态和距离向量。前面几种的特点与字面意思基本一致，下面着重介绍链路状态和距离向量算法。链路状态算法(也称最短路径算法)发送路由信息到互联网上所有的结点，然而对于每个路由器，仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分。距离向量算法(也称为Bellman-Ford算法)则要求每个路由器发送其路由表全部或部分信息，但仅发送到邻近结点上。从本质上来说，链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处，而距离向量算法发送大量更新信息至邻接路由器。由于链路状态算法收敛更快，因此它在一定程度上比距离向量算法更不易产生路由循环。但另一方面，链路状态算法要求比距离向量算法有更强的CPU能力和的内存空间，因此链路状态算法将会在实现时显得更昂贵一些。除了这些区别，两种算法在大多数环境下都能很好地运行。最后需要指出的是，路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。复杂的路由算法可能采用多种度量来选择路由，通过一定的加权运算，将它们合并为单个的复合度量、再填入路由表中，作为寻径的标准。通常所使用的度量有：路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、通信成本等。5.新一代路由器由于多媒体等应用在网络中的发展，以及ATM、快速以太网等新技术的不断采用，网络的带宽与速率飞速提高，传统的路由器已不能满足人们对路由器的性能要求。因为传统路由器的分组转发的设计与实现均基于软件，在转发过程中对分组的处理要经过许多环节，转发过程复杂，使得分组转发的速率较慢。另外，由于路由器是网络互连的关键设备，是网络与其它网络进行通信的一个“关口”，对其安全性有很高的要求，因此路由器中各种附加的安全措施增加了CPU的负担，这样就使得路由器成为整个互联网上的“瓶颈”。传统的路由器在转发每一个分组时，都要进行一系列的复杂操作，包括路由查找、访问控制表匹配、地址解析、优先级管理以及其它的附加操作。这一系列的操作大大影响了路由器的性能与效率，降低了分组转发速率和转发的吞吐量，增加了CPU的负担。而经过路由器的前后分组间的相关性很大，具有相同目的地址和源地址的分组往往连续到达，这为分组的快速转发提供了实现的可能与依据。新一代路由器，如IPSwitch、TagSwitch等，就是采用这一设计思想用硬件来实现快速转发，大大提高了路由器的性能与效率。新一代路由器使用转发缓存来简化分组的转发操作。在快速转发过程中，只需对一组具有相同目的地址和源地址的分组的前几个分组进行传统的路由转发处理，并把成功转发的分组的目的地址、源地址和下一网关地址(下一路由器地址)放人转发缓存中。当其后的分组要进行转发时，茵先查看转发缓存，如果该分组的目的地址和源地址与转发缓存中的匹配，则直接根据转发缓存中的下一网关地址进行转发，而无须经过传统的复杂操作，大大减轻了路由器的负担，达到了提高路由器吞吐量的目标。
㈣ 计算机网络知识点
一、计算机网络概述
1.1 计算机网络的分类
按照网络的作用范围：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）；
按照网络使用者：公用网络、专用网络。
1.2 计算机网络的层次结构
TCP/IP四层模型与OSI体系结构对比：
1.3 层次结构设计的基本原则
各层之间是相互独立的；
每一层需要有足够的灵活性；
各层之间完全解耦。
1.4 计算机网络的性能指标
速率：bps=bit/s 时延：发送时延、传播时延、排队时延、处理时延 往返时间RTT：数据报文在端到端通信中的来回一次的时间。
二、物理层
物理层的作用：连接不同的物理设备，传输比特流。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。
物理层设备：
中继器【Repeater，也叫放大器】：同一局域网的再生信号；两端口的网段必须同一协议；5-4-3规程：10BASE-5以太网中，最多串联4个中继器，5段中只能有3个连接主机；
集线器：同一局域网的再生、放大信号（多端口的中继器）；半双工，不能隔离冲突域也不能隔离广播域。
信道的基本概念：信道是往一个方向传输信息的媒体，一条通信电路包含一个发送信道和一个接受信道。
单工通信信道：只能一个方向通信，没有反方向反馈的信道；
半双工通信信道：双方都可以发送和接受信息，但不能同时发送也不能同时接收；
全双工通信信道：双方都可以同时发送和接收。
三、数据链路层
3.1 数据链路层概述
数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
该层的作用包括： 物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发 等。
有关数据链路层的重要知识点：
数据链路层为网络层提供可靠的数据传输；
基本数据单位为帧；
主要的协议：以太网协议；
两个重要设备名称：网桥和交换机。
封装成帧：“帧”是 数据链路层 数据的基本单位：
透明传输：“透明”是指即使控制字符在帧数据中，但是要当做不存在去处理。即在控制字符前加上转义字符ESC。
3.2 数据链路层的差错监测
差错检测：奇偶校验码、循环冗余校验码CRC
奇偶校验码–局限性：当出错两位时，检测不到错误。
循环冗余检验码：根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码。
3.3 最大传输单元MTU
最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit)，数据链路层的数据帧不是无限大的，数据帧长度受MTU限制.
路径MTU：由链路中MTU的最小值决定。
3.4 以太网协议详解
MAC地址：每一个设备都拥有唯一的MAC地址，共48位，使用十六进制表示。
以太网协议：是一种使用广泛的局域网技术，是一种应用于数据链路层的协议，使用以太网可以完成相邻设备的数据帧传输：
局域网分类：
Ethernet以太网IEEE802.3：
以太网第一个广泛部署的高速局域网
以太网数据速率快
以太网硬件价格便宜，网络造价成本低
以太网帧结构：
类型：标识上层协议（2字节）
目的地址和源地址：MAC地址（每个6字节）
数据：封装的上层协议的分组（46~1500字节）
CRC：循环冗余码（4字节）
以太网最短帧：以太网帧最短64字节；以太网帧除了数据部分18字节；数据最短46字节；
MAC地址（物理地址、局域网地址）
MAC地址长度为6字节，48位；
MAC地址具有唯一性，每个网络适配器对应一个MAC地址；
通常采用十六进制表示法，每个字节表示一个十六进制数，用 - 或 : 连接起来；
MAC广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。
四、网络层
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。数据交换技术是报文交换（基本上被分组所替代）：采用储存转发方式，数据交换单位是报文。
网络层中涉及众多的协议，其中包括最重要的协议，也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。
与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。具体的协议我们会在接下来的部分进行总结，有关网络层的重点为：
1、网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能；
2、基本数据单位为IP数据报；
3、包含的主要协议：
IP协议（Internet Protocol，因特网互联协议）;
ICMP协议（Internet Control Message Protocol，因特网控制报文协议）;
ARP协议（Address Resolution Protocol，地址解析协议）;
RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议）。
4、重要的设备：路由器。
路由器相关协议
4.1 IP协议详解
IP网际协议是 Internet 网络层最核心的协议。虚拟互联网络的产生：实际的计算机网络错综复杂；物理设备通过使用IP协议，屏蔽了物理网络之间的差异；当网络中主机使用IP协议连接时，无需关注网络细节，于是形成了虚拟网络。
IP协议使得复杂的实际网络变为一个虚拟互联的网络；并且解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。
其中，版本指IP协议的版本，占4位，如IPv4和IPv6；首部位长度表示IP首部长度，占4位，最大数值位15；总长度表示IP数据报总长度，占16位，最大数值位65535；TTL表示IP数据报文在网络中的寿命，占8位；协议表明IP数据所携带的具体数据是什么协议的，如TCP、UDP。
4.2 IP协议的转发流程
4.3 IP地址的子网划分
A类（8网络号+24主机号）、B类（16网络号+16主机号）、C类（24网络号+8主机号）可以用于标识网络中的主机或路由器，D类地址作为组广播地址，E类是地址保留。
4.4 网络地址转换NAT技术
用于多个主机通过一个公有IP访问访问互联网的私有网络中，减缓了IP地址的消耗，但是增加了网络通信的复杂度。
NAT 工作原理：
从内网出去的IP数据报，将其IP地址替换为NAT服务器拥有的合法的公共IP地址，并将替换关系记录到NAT转换表中；
从公共互联网返回的IP数据报，依据其目的的IP地址检索NAT转换表，并利用检索到的内部私有IP地址替换目的IP地址，然后将IP数据报转发到内部网络。
4.5 ARP协议与RARP协议
地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol）：为网卡（网络适配器）的IP地址到对应的硬件地址提供动态映射。可以把网络层32位地址转化为数据链路层MAC48位地址。
ARP 是即插即用的，一个ARP表是自动建立的，不需要系统管理员来配置。
RARP(Reverse Address Resolution Protocol)协议指逆地址解析协议，可以把数据链路层MAC48位地址转化为网络层32位地址。
4.6 ICMP协议详解
网际控制报文协议（Internet Control Message Protocol），可以报告错误信息或者异常情况，ICMP报文封装在IP数据报当中。
ICMP协议的应用：
Ping应用：网络故障的排查；
Traceroute应用：可以探测IP数据报在网络中走过的路径。
4.7网络层的路由概述
关于路由算法的要求：正确的完整的、在计算上应该尽可能是简单的、可以适应网络中的变化、稳定的公平的。
自治系统AS： 指处于一个管理机构下的网络设备群，AS内部网络自治管理，对外提供一个或多个出入口，其中自治系统内部的路由协议为内部网关协议，如RIP、OSPF等；自治系统外部的路由协议为外部网关协议，如BGP。
静态路由： 人工配置，难度和复杂度高；
动态路由：
链路状态路由选择算法LS：向所有隔壁路由发送信息收敛快；全局式路由选择算法，每个路由器计算路由时，需构建整个网络拓扑图；利用Dijkstra算法求源端到目的端网络的最短路径；Dijkstra(迪杰斯特拉)算法
距离-向量路由选择算法DV：向所有隔壁路由发送信息收敛慢、会存在回路；基础是Bellman-Ford方程（简称B-F方程）；
4.8 内部网关路由协议之RIP协议
路由信息协议 RIP(Routing Information Protocol)【应用层】，基于距离-向量的路由选择算法，较小的AS（自治系统），适合小型网络；RIP报文，封装进UDP数据报。
RIP协议特性：
RIP在度量路径时采用的是跳数（每个路由器维护自身到其他每个路由器的距离记录）；
RIP的费用定义在源路由器和目的子网之间；
RIP被限制的网络直径不超过15跳；
和隔壁交换所有的信息，30主动一次（广播）。
4.9 内部网关路由协议之OSPF协议
开放最短路径优先协议 OSPF(Open Shortest Path First)【网络层】，基于链路状态的路由选择算法（即Dijkstra算法），较大规模的AS ，适合大型网络，直接封装在IP数据报传输。
OSPF协议优点：
安全；
支持多条相同费用路径；
支持区别化费用度量；
支持单播路由和多播路由；
分层路由。
RIP与OSPF的对比（路由算法决定其性质）：
4.10外部网关路由协议之BGP协议
BGP（Border Gateway Protocol）边际网关协议【应用层】：是运行在AS之间的一种协议,寻找一条好路由：首次交换全部信息，以后只交换变化的部分,BGP封装进TCP报文段.
五、传输层
第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。
网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。
有关网络层的重点：
传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题；
包含的主要协议：TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议）、UDP协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）；
重要设备：网关。
5.1 UDP协议详解
UDP(User Datagram Protocol: 用户数据报协议)，是一个非常简单的协议。
UDP协议的特点：
UDP是无连接协议；
UDP不能保证可靠的交付数据；
UDP是面向报文传输的；
UDP没有拥塞控制；
UDP首部开销很小。
UDP数据报结构：
首部:8B，四字段/2B【源端口 | 目的端口 | UDP长度 | 校验和】 数据字段：应用数据
5.2 TCP协议详解
TCP(Transmission Control Protocol: 传输控制协议)，是计算机网络中非常复杂的一个协议。
TCP协议的功能：
对应用层报文进行分段和重组；
面向应用层实现复用与分解；
实现端到端的流量控制；
拥塞控制；
传输层寻址；
对收到的报文进行差错检测（首部和数据部分都检错）；
实现进程间的端到端可靠数据传输控制。
TCP协议的特点：
TCP是面向连接的协议；
TCP是面向字节流的协议；
TCP的一个连接有两端，即点对点通信；
TCP提供可靠的传输服务；
TCP协议提供全双工通信（每条TCP连接只能一对一）；
5.2.1 TCP报文段结构：
最大报文段长度：报文段中封装的应用层数据的最大长度。
TCP首部：
序号字段：TCP的序号是对每个应用层数据的每个字节进行编号
确认序号字段：期望从对方接收数据的字节序号，即该序号对应的字节尚未收到。用ack_seq标识；
TCP段的首部长度最短是20B ，最长为60字节。但是长度必须为4B的整数倍
TCP标记的作用：
5.3 可靠传输的基本原理
基本原理：
不可靠传输信道在数据传输中可能发生的情况：比特差错、乱序、重传、丢失
基于不可靠信道实现可靠数据传输采取的措施：
差错检测：利用编码实现数据包传输过程中的比特差错检测 确认：接收方向发送方反馈接收状态 重传：发送方重新发送接收方没有正确接收的数据 序号：确保数据按序提交 计时器：解决数据丢失问题；
停止等待协议：是最简单的可靠传输协议，但是该协议对信道的利用率不高。
连续ARQ(Automatic Repeat reQuest：自动重传请求)协议：滑动窗口+累计确认，大幅提高了信道的利用率。
5.3.1TCP协议的可靠传输
基于连续ARQ协议，在某些情况下，重传的效率并不高，会重复传输部分已经成功接收的字节。
5.3.2 TCP协议的流量控制
流量控制：让发送方发送速率不要太快，TCP协议使用滑动窗口实现流量控制。
5.4 TCP协议的拥塞控制
拥塞控制与流量控制的区别：流量控制考虑点对点的通信量的控制，而拥塞控制考虑整个网络，是全局性的考虑。拥塞控制的方法：慢启动算法+拥塞避免算法。
慢开始和拥塞避免：
【慢开始】拥塞窗口从1指数增长；
到达阈值时进入【拥塞避免】，变成+1增长；
【超时】，阈值变为当前cwnd的一半（不能<2）；
再从【慢开始】，拥塞窗口从1指数增长。
快重传和快恢复：
发送方连续收到3个冗余ACK，执行【快重传】，不必等计时器超时；
执行【快恢复】，阈值变为当前cwnd的一半（不能<2），并从此新的ssthresh点进入【拥塞避免】。
5.5 TCP连接的三次握手（重要）
TCP三次握手使用指令：
面试常客：为什么需要三次握手？
第一次握手：客户发送请求，此时服务器知道客户能发；
第二次握手：服务器发送确认，此时客户知道服务器能发能收；
第三次握手：客户发送确认，此时服务器知道客户能收。
建立连接（三次握手）：
第一次： 客户向服务器发送连接请求段，建立连接请求控制段（SYN=1），表示传输的报文段的第一个数据字节的序列号是x，此序列号代表整个报文段的序号（seq=x）；客户端进入 SYN_SEND （同步发送状态）；
第二次： 服务器发回确认报文段，同意建立新连接的确认段（SYN=1），确认序号字段有效（ACK=1），服务器告诉客户端报文段序号是y（seq=y），表示服务器已经收到客户端序号为x的报文段，准备接受客户端序列号为x+1的报文段（ack_seq=x+1）；服务器由LISTEN进入SYN_RCVD （同步收到状态）;
第三次： 客户对服务器的同一连接进行确认.确认序号字段有效(ACK=1),客户此次的报文段的序列号是x+1(seq=x+1),客户期望接受服务器序列号为y+1的报文段(ack_seq=y+1);当客户发送ack时，客户端进入ESTABLISHED 状态;当服务收到客户发送的ack后，也进入ESTABLISHED状态;第三次握手可携带数据;
5.6 TCP连接的四次挥手（重要）
释放连接（四次挥手）
第一次： 客户向服务器发送释放连接报文段，发送端数据发送完毕，请求释放连接（FIN=1），传输的第一个数据字节的序号是x（seq=x）；客户端状态由ESTABLISHED进入FIN_WAIT_1（终止等待1状态）；
第二次： 服务器向客户发送确认段，确认字号段有效（ACK=1），服务器传输的数据序号是y（seq=y），服务器期望接收客户数据序号为x+1（ack_seq=x+1）;服务器状态由ESTABLISHED进入CLOSE_WAIT（关闭等待）；客户端收到ACK段后，由FIN_WAIT_1进入FIN_WAIT_2；
第三次： 服务器向客户发送释放连接报文段，请求释放连接（FIN=1），确认字号段有效（ACK=1），表示服务器期望接收客户数据序号为x+1（ack_seq=x+1）;表示自己传输的第一个字节序号是y+1（seq=y+1）；服务器状态由CLOSE_WAIT 进入 LAST_ACK （最后确认状态）；
第四次： 客户向服务器发送确认段，确认字号段有效（ACK=1），表示客户传输的数据序号是x+1（seq=x+1），表示客户期望接收服务器数据序号为y+1+1（ack_seq=y+1+1）；客户端状态由FIN_WAIT_2进入TIME_WAIT，等待2MSL时间，进入CLOSED状态；服务器在收到最后一次ACK后，由LAST_ACK进入CLOSED；
为什么需要等待2MSL?
最后一个报文没有确认；
确保发送方的ACK可以到达接收方；
2MSL时间内没有收到，则接收方会重发；
确保当前连接的所有报文都已经过期。
六、应用层
为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层重点：
数据传输基本单位为报文；
包含的主要协议：FTP（文件传送协议）、Telnet（远程登录协议）、DNS（域名解析协议）、SMTP（邮件传送协议），POP3协议（邮局协议），HTTP协议（Hyper Text Transfer Protocol）。
6.1 DNS详解
DNS（Domain Name System:域名系统）【C/S，UDP，端口53】：解决IP地址复杂难以记忆的问题,存储并完成自己所管辖范围内主机的 域名 到 IP 地址的映射。
域名解析的顺序：
【1】浏览器缓存，
【2】找本机的hosts文件，
【3】路由缓存，
【4】找DNS服务器（本地域名、顶级域名、根域名）->迭代解析、递归查询。
IP—>DNS服务—>便于记忆的域名
域名由点、字母和数字组成，分为顶级域（com，cn，net，gov，org）、二级域（,taobao,qq,alibaba）、三级域（www）(12-2-0852)
6.2 DHCP协议详解
DHCP（Dynamic Configuration Protocol:动态主机设置协议）：是一个局域网协议，是应用UDP协议的应用层协议。作用：为临时接入局域网的用户自动分配IP地址。
6.3 HTTP协议详解
文件传输协议（FTP）：控制连接（端口21）：传输控制信息（连接、传输请求），以7位ASCII码的格式。整个会话期间一直打开。
HTTP（HyperText Transfer Protocol:超文本传输协议）【TCP，端口80】：是可靠的数据传输协议，浏览器向服务器发收报文前，先建立TCP连接，HTTP使用TCP连接方式（HTTP自身无连接）。
HTTP请求报文方式：
GET：请求指定的页面信息，并返回实体主体；
POST：向指定资源提交数据进行处理请求；
DELETE：请求服务器删除指定的页面；
HEAD：请求读取URL标识的信息的首部，只返回报文头；
OPETION：请求一些选项的信息；
PUT：在指明的URL下存储一个文档。
6.3.1 HTTP工作的结构
6.3.2 HTTPS协议详解
HTTPS(Secure)是安全的HTTP协议，端口号443。基于HTTP协议，通过SSL或TLS提供加密处理数据、验证对方身份以及数据完整性保护
原文地址：https://blog.csdn.net/Royalic/article/details/119985591
㈤ 计算机网络的形成要素是什么
计算机网络的协议三要素
答：三要素是：1，语法：关于诸如数据格式及信号电平等的规定；2，语义：关于协议动作和差错处理等控制信息；3，定时：包含速率匹配和排序等。
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计算机网络
1． 关于计算机网络的定义。
答：广义的观点：计算机技术与通信技术相结合，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统；资源共享的观点：以能够相互共享资源的方式连接起来，并且各自具有独立功能的计算机系统的集合；对用户透明的观点：存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，由它来调用完成用户任务所需要的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样对用户是透明的，实际上这种观点描述的是一个分布式系统。
2． 计算机网络的拓朴结构。
答：计算机网络采用拓朴学的研究方法，将网络中的设备定义为结点，把两个设备之间的连接线路定义为链路。计算机网络也是由一组结点和链路组成的的几何图形，这就是拓朴结构。
分类：按信道类型分，分为点---点线路通信子网和广播信道的通信子网。采用点——点连线的通信子网的基本结构有四类：星状、环状、树状和网状；广播信道通子网有总线状、环状和无线状。
3． 计算机网络的体系结构
答：将计算机网络的层次结构模型和分层协议的集合定义为计算机网络体系结构。
4．计算机网络的协议三要素
答：三要素是：1，语法：关于诸如数据格式及信号电平等的规定；2，语义：关于协议动作和差错处理等控制信息；3，定时：包含速率匹配和排序等。
5．OSI七层协议体系结构和各级的主要作用
答：七层指：由低到高，依次是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。各层作用分别是：
物理层：向上与数据链路层相连，向下直接连接传输介质。提供一些建立、维持和释放物理连接的方法，以便能在两个或多个数据链路实体间进行数据位流的传输。
数据链路层：通过差错控制、流量控制等，将不可靠的物理传输信道变成无差错的可靠的数据链路。将数据组成适合正确传输的帧形式的数据单元，对网络层屏蔽物理层的特性和差异，使高层协议不必考虑物理传输介质的可靠性问题。
网络层：决定数据在通信子网中的传送路径，控制通信子网中的数据流量并防止拥塞等，提供建立、维护和终止网络连接的手段。网络层是通信子网的最高层。
传输层：为源主机到目的主机提供可靠的、有效的数据传输，这种传输与网络无关，传输层是独立于物理网络的。其上层协议不必了解实际网络，就可将数据安全可靠地传送到目的地。
会话层：建立、维护和同步进行通信的高层之间的对话。服务主要是：协调应用程序之间的连接建立和中断；为数据交互提供同步点；协调通信双方谁可在何时发送数据；确保数据交换在会话关闭之前完成等。
表示层：把源端机器的数据编码成适合于传输的比特序列，传送到目的端后再进行解码，在保持数据含义不变的条件下，转换成用户所理解的形式。
应用层：为用户的应用进程访问OSI环境提供服务。
6．TCP/IP协议体系结构
答：TCP/IP是一个协议系列，目前已饮食了100多个协议，用于将各种计算机和数据通信设备组成计算机网络。
TCP/IP协议具有如下特点：1，协议标准具有开放性，其独立于特定的计算机硬件与操作系统，可以免费使用；2，统一分配网络地址，使得整个TCP/IP设备在网络中都具有惟一的IP地址。
分层：应用层（SMTP, DNS, NFS, FTP, Telnet, Others）、传输层（TCP,UDP）、互联层（IP，ICMP, ARP, RARP）、主机——网络层(Ethernet, ARPANET, PDN ,Others)。
传输控制协议TCP：定义了两台计算机之间进行可靠数据传输所交换的数据和确认信息的格式，以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施。
IP协议：
7．计算机网络常用的传输介质及光纤传输的类型与特点
答：有：1，有线介质，包括双绞线，同轴电缆，光纤；2，无线介质，包括无线电传输系统，红外线，微波。
双绞线：将两根相互绝缘的导体按一定的规格将它们缠绕在一起制成。
同轴电缆：由两个同心圆导中间填充绝缘材料制成。
8．计算机网络的交换技术种类和各自的特点
答：数据交换的种类有：线路交换，报文交换，分组交换（虚电路，数据报），快速交换（ATM（异步传输模式），FR（帧中继））。
线路交换：在一对需要进行通信的设备（结点）之间提供一条暂的专用的传输通道。工作步骤：线路建立，数据通信，电路拆除，释放相关资源。
报文交换特点：1，在源与目的结点之间无须建立专用通道，对网络的故障适应能力较强；2，没有建立和拆除电路的时间延迟；3，线路利用率较高，可以进行速率上的调整；4，可靠性较高；5，每个节点对报文进行全面的处理，如果传输出错，要重发整个报文。
分组交换（packet switching）：传输的信息是报文分组，将一个长的报文分割成若干个分组来传输。
高速交换：ATM（异步传输模式）：把线路交换跟分组交换相结合。以固定长度（53字节：信元头5字节，正文48字节）。FR（帧中继）：采用永久虚电路，只要接收完帧的目的地址（不是指向本结点就立即转发帧）若传输出错，则给下游结点发送错误指示，要它终止接收，并要求上游重发该帧。
9．以数据报为例叙述交换技术的工作过程
10．CSMA/CD总线型网络的拓朴结构，帧结构及其基本工作过程
CSMA/CD（Carrier sense Multiple Access with Collision Detection）带有冲突检测的载波侦听多路访问。
拓朴结构：？
11．令牌环网的拓朴结构，帧结构及其基本工作过程
12．计算机网络流量控制的目的和流量控制的级别
目的：1，防止网络因过载而引起吞吐量下降和延时的增加；2，减少拥塞，避免死锁；3，在互相竞争的用户之间公平合理地分配资源。
四种级别：1，相邻结点间的流量控制，2，源结点和目的结点间的流量控制；3，主机与源结点间的流量控制；4，源主机与目的主机间的流量控制。
13．关于源路由网桥的概念和工作原理（P102）
源路由网桥（IEEE802。5工作组选用的网桥，面向令牌环网）：是指源站点要提供侦传送的路由信息，该路由信息（Routing Information）设置在该帧的头部，用于标识帧的传输路径（面向连接的网桥）。
工作原理：源站要向目的站通信前，必须寻找通向目的站的路径（实际上是建立连接的过程：源站首先向全网广播一个“探测帧”，该帧每经过一个网桥，网桥把自己相关路由信息写入该探测帧，为该到达目的站时，该数据包就记录下一张它所经过的路径图（路由表）。目的站会使这个探测帧返回（实际由目的站发出一个应答帧）当源站接收到应答帧时，则可以说连接已建立）。
14．关于透明网桥的概念和工作原理（P99）
所谓透明网桥是指网桥的操作过程对其端口上连接的网段上的工作站是“透明的”，换句话说，工作站用户并不知道网桥的存在。
15．路由器的基本工作过程及其作用
基本工作过程：
A， 路由器工作在网络层，它的传输单位是分组（packet），又称数据包
B， 当路由器接收到一个包时，首先进行拆包，把数据链路层的信息去掉，读取网络层的信息
C， 根据包的目的地址（指向）进行：本地提交（本网是目的结点所在网络）；分组转发（选择转发路由）
D，数据安全性检查（转发检验）
E， 通过安全检查后，则进行打包，（封装）加入数据链路层的信息，转发该包。
基本功能：
1， 协议转换
2， 路由选择
3， 支持多协议的路由选择
4， 流量控制
5， 分组的分段与组装
6， 网络管理功能
（未完成）16．路由选择算法的分类和理想路由选择算法应具有的特点
路由算法有：距离矢量算法和链路状态算法。
距离矢量算法：以某一参考点到达目的结点的距离作为度量的算法。这里的距离指该路径上所经历的最少网关（也指路由器）数。
链路状态算法：实际上是一种“最短路径优先”的算法。
特点：？
17．距离向量算法和RIP的工作过程(p110)
距离向量算法的基本思想：以某一参考点到目的结点的距离作为算法的度量。
RIP（routing Information Protocol）路由信息协议工作过程：1，初始化（启动RIP协议）；2，路由表交换路由信息；3，路由表更新（最知线路优先）。（P113）
18．路由器的主机名和端口配置使用方法
配置主机名（路由器）：每台路由器主机的缺省名Router。假设把它配置为路由器R2则输入命令：
router (config) #host name Router (R2)
显示：Router R2 (config) #
端口配置（端口地址配置）：
① Router R2 (config) # interface eithernet 0
② Router R2 (config-if) # ip address 200.111.50.1 255.255.255.0
配置端口的IP地址：200.111.50.1
相应的子网掩码：255.255.255.0
③ Router R2 (config ) # interface serial 0 (0是串行口)
④ Router R2 (config-if)# ip address 128.120.1.1 255.255.255.0
19．奈奎斯特和香农定律原理
（离散信号的信道容量）奈奎斯特定律：C = 2 F log2 L (bps) 每秒的信道容量，信道的最大传输速率
C：信道容量。 F：带宽。 L：符号的离散取值。
（连续信号的信道容量）香农定律：C = F log2 (1+S/N)
S:通过的信号平均功率。 N：噪声（干扰信号）的功率。所谓噪声是指干扰信号（噪声）在所有频率上的强度都一样。 S/N：采用信噪比来代替。 SNR 其单位是分贝。DB
分贝值 = 10 log10 (S/N) 分贝值是可测量的。则可利用分贝值得到S/N。
20．计算机网络中常用的编码技术
（1） 单极性不归零编码（NRZ）
（2） 曼彻斯特编码（Manchester Encoding）
（3） 差分曼彻斯特编码
21．画图说明频移键控法的工作原理
22．PCM技术的基本工作步骤
1， 取样：按照一定的时间间隔采样测量模拟信号幅值
2， 量化：将取样点测量的信号幅值分级取整
3， 编码：将量化的结果（整数据）用二进制数表示出来
23．异步传输的编码结构
也叫“起/停方式”：每传送1个字符（5bit/8bit）都在字符前面加入一位开始位（“0”表示使用停电平表示传送开始），而在代码校验（奇/偶）后面跟随停止位（1位，3/2位或2位，用“1”高电平表示，代表字符传输结束）
以ASCII码的A字符为例（11位异步码结构）
A字符：41H = 1000001 编码后：01000001111
24．HDLC的帧结构和基于比特流的传输控制流程规程的主要特性
HDLC(High Data Link Control)高级数据链路控制：基于比特传输的控制规程。主要特征如下：
① 通信方式：全双工
② 差错控制：循环冗余码（CRC）
③ 同步方式：同步
④ 电码：随机码（任意二进制编码）
⑤ 信息长度：可变区
⑥ 速率：2400bps以上
⑦ 发关方式：连续发送，即发送方送出一个信息帧后，不等接收方的应答，则继续发关随后的帧，接收方的应答信号是利用全双工的另一信道在它发送给发送方的信息帧的控制字段中夹带回“已收到某编号的信息帧”（期待接收某个编号的帧）这表明此号帧以前的信息帧已正确接收。如果发现传输出错，则请求重传该号帧及其随后的帧。
HDLC的帧结构：
F
A
C
I
FCS
F
同步标志（01111110） 地址 控制字段 正文 循环冗余码 标志
25．计算机网络中使用的循环冗余码校验的工作原理
26．多路复用的基本思想和种类
多路复用原理：就是让一条线路复用成多个子信道来使用
种类有：
1， 频分多路复用（FDM）：分割线路的带宽，形成多个子信道（频度）
2， 同步时分多路复用（TDM）：分割线路的传输时间形成多个子信道（一个时间片）时隙
3， 统计时分多路复用（STDM）：分割线路的传输时间。但动不是固定给用户分配时间片，而是需要传送时，才给它分配时间片。
4， 波分多路复用（WOM）：光纤上使用分割的是信号光的波长
27．频分多路复用的工作原理
28．时分多路复用的种类和各自的工作特性
29．会话层的同步方法
为了控制信息流同时能够从软件或操作失误中恢复过来，会话层允许在数据中插入同步点，当出现故障时，找到故障处的前一个同步点并从该同步点进行恢复，这个过程称为再同步。对话过程中可以插入次同步点，如果传输中出了故障，控制流可以退回到对话中的一个或多个次同步上进行恢复。主同步点必须被确认，次同步点不需要确认。
30．表示层的局部语法和传送语法
局部语法：某一具体计算机所使用的语法称为局部语法。局部语法的差异使得同一数据对象在不同的计算机中被表示成不同的比特序列。
传送语法：符全传送过程要求的语法。数据以传送语法的形式在网络中传送，发送方将符合自己局部语法的比特序列转换成符合传送语法的比特序列。
31．交换机的交换结构和各自的特点
交换结构有：软件执行交换结构、矩阵交换结构、总线交换结构、共享存储器交换结构。
软件执行交换结构：借助CPU和RAM的硬件环境，用特定的软件来实现端口之间的帧交换。所有功能均由软件来实现，操作灵活，但随着端品数和增加，CPU的负担加重。
矩阵交换：采用硬件方法进行交换。优点是利用硬件交换，结构紧凑，交换速度快，延迟时间短，缺点是随着端口的增加，监控和管理变得困难。
总线交换：对总线的带宽要求较高，造价高，但性能也好。
存储交换：结构简单、容易实现，但通过RAM操作会产生延时。
32．交换机的组成和各部分的主要作用
大多数交换器都有一块背板，把各种板卡插在其上面，实现相应连接，交换器的主要部件包括控制、逻辑、阵列、及端口四个。
1， 控制部件：其作用是控制、管理交换器，识别连接到各端口的局域网的类型，并自动地进行交换器的测试
2， 逻辑部件：其作用是读取输入数据帧的目的地址，并以此目的地址与端口地址表中的内容进行比较，找出该目的地址对应的端口号，批示阵列部件按通对应的（输出端口）矩阵开头（来接到输出端口）
3， 阵列部件：一旦接收到逻辑部件的指令时，启动源端口（输入）与目的端口（输出）之间的交叉连接，并保持该连接直到该帧全部传送完
4， 端口部件：可以看成一组物理接口
33．交换机的转发率和过滤率
交换器的过滤率是在某段时间内（通常为1秒）所解释多少帧的目的地址，这种能力称为过滤率。
转发率是指在某段时间内（1秒）所转发帧的数目，称为转发率。
34．如何使用交换机、集线器、路由器、防火墙和常用传输介质组建企业网络
35．关于VLAN的定义和其主要功能（P87）
VLAN（virtual LAN）虚拟局域网：建立在物理交换机之上的，它利用软件进行逻辑工作组的划分和管理。
36．X．25的协议体系结构
X.25协议是CCITT关于公用数据网上以分组方式工作的DTE与DCE之间的接口标准，其功能是为公用数据网在分组交换方式下提供终端操作，它不涉及通信子网的内部结构。
层次结构：自下至上分别称为物理级、帧级、分组级。
37．帧中继的基本工作原理
38．ATM的协议参考模型（P141）
39．ATM交换技术的特点
特点：
（1） 采用面向连接的工作方式。
（2） 采用异步时分多路方式
（3） 网络没有逐段链路的差错控制和流量控制。
（4） 信头功能简单
（5） 小的信元长度
40．ATM交换虚连接的工作过程（P132）
41．什么是ISDN，定义了哪些设备和接口
ISDN是用来解决一些小的办公室或拨号用户需要比传统电话拨号服务能提供更宽传输带宽的应用，同时ISDN也可用来提供线路备份。
42．IP地址结构和子网划分的作用
结构：每个IP地址共有32位，分为4段，以X。X。X。X表示，每个X为8位，取值为0~255。分为网络地址和主机地址两部分，其中网络地址表示一个网络，主机地址用来表示这个网络中的一台主机。
㈥ 网络协议-- 底层网络知识详解（从二层到三层）
网线
Hub 采取的是广播的模式，如果每一台电脑发出的包，宿舍的每个电脑都能收到，那就麻烦了。这就需要解决几个问题：
这几个问题，都是第二层， 数据链路层 ，也即 MAC 层要解决的问题。 MAC 的全称是 Medium Access Control ，即媒体访问控制。控制什么呢？其实就是控制在往媒体上发数据的时候，谁先发、谁后发的问题。防止发生混乱。这解决的是第二个问题。这个问题中的规则，学名叫 多路访问 。
三种方式：
方式一：分多个车道。每个车一个车道，你走你的，我走我的。这在计算机网络里叫作 信道划分 ；
方式二：今天单号出行，明天双号出行，轮着来。这在计算机网络里叫作 轮流协议 ；
方式三：不管三七二十一，有事儿先出门，发现特堵，就回去。错过高峰再出。我们叫作 随机接入协议 。着名的以太网，用的就是这个方式。
接下来要解决第一个问题：发给谁，谁接收？这里用到一个物理地址，叫作 链路层地址 。但是因为第二层主要解决媒体接入控制的问题，所以它常被称为 MAC 地址 。
解决第一个问题就牵扯到第二层的网络包格式。
对于以太网，第二层的最后面是 CRC，也就是循环冗余检测。通过 XOR 异或的算法，来计算整个包是否在发送的过程中出现了错误，主要解决第三个问题。
这里还有一个没有解决的问题，当源机器知道目标机器的时候，可以将目标地址放入包里面，如果不知道呢？一个广播的网络里面接入了 N 台机器，我怎么知道每个 MAC 地址是谁呢？这就是 ARP 协议 ，也就是已知 IP 地址，求 MAC 地址的协议。
ARP 是通过吼的方式（广播）来寻找目标 MAC 地址的，吼完之后记住一段时间，这个叫作缓存。
谁能知道目标 MAC 地址是否就是连接某个口的电脑的 MAC 地址呢？这就需要一个能把 MAC 头拿下来，检查一下目标 MAC 地址，然后根据策略转发的设备，这个设备显然是个二层设备，我们称为 交换机 。
交换机是有 MAC 地址学习能力的，学完了它就知道谁在哪儿了，不用广播了。（刚开始不知道的时候，是需要广播的）
当交换机的数目越来越多的时候，会遭遇环路问题，让网络包迷路，这就需要使用 STP 协议，通过华山论剑比武的方式，将有环路的图变成没有环路的树，从而解决环路问题。
在数据结构中，有一个方法叫做 最小生成树 。有环的我们常称为图。将图中的环破了，就生成了树。在计算机网络中，生成树的算法叫作 STP ，全称 Spanning Tree Protocol 。
STP 协议比较复杂，一开始很难看懂，但是其实这是一场血雨腥风的武林比武或者华山论剑，最终决出五岳盟主的方式。
交换机数目多会面临隔离问题，可以通过 VLAN 形成 虚拟局域网 ，从而解决广播问题和安全问题。
对于支持 VLAN 的交换机，有一种口叫作 Trunk 口。它可以转发属于任何 VLAN 的口。交换机之间可以通过这种口相互连接。
ping 是基于 ICMP 协议工作的。
ICMP 全称 Internet Control Message Protocol ，就是 互联网控制报文协议 。
ICMP 报文是封装在 IP 包里面的。因为传输指令的时候，肯定需要源地址和目标地址。它本身非常简单。因为作为侦查兵，要轻装上阵，不能携带大量的包袱。
ICMP总结：
ICMP 相当于网络世界的侦察兵。我讲了两种类型的 ICMP 报文，一种是主动探查的查询报文，一种异常报告的差错报文；
ping 使用查询报文，Traceroute 使用差错报文。
在进行网卡配置的时候，除了 IP 地址，还需要配置一个Gateway 的东西，这个就是 网关 。
一旦配置了 IP 地址和网关，往往就能够指定目标地址进行访问了。由于在跨网关访问的时候，牵扯到 MAC 地址和 IP 地址的变化，这里有必要详细描述一下 MAC 头和 IP 头的细节。
路由器是一台设备，它有五个网口或者网卡，相当于有五只手，分别连着五个局域网。每只手的 IP 地址都和局域网的 IP 地址相同的网段，每只手都是它握住的那个局域网的网关。
对于 IP 头和 MAC 头哪些变、哪些不变的问题，可以分两种类型。我把它们称为“欧洲十国游”型和“玄奘西行”型。
之前我说过， MAC 地址是一个局域网内才有效的地址。因而，MAC 地址只要过网关，就必定会改变，因为已经换了局域网 。
两者主要的区别在于 IP 地址是否改变。不改变 IP 地址的网关，我们称为 转发网关 ；改变 IP 地址的网关，我们称为 NAT 网关 。
网关总结：
路由分静态路由和动态路由，静态路由可以配置复杂的策略路由，控制转发策略；
动态路由主流算法有两种， 距离矢量算法 和 链路状态算法 。
距离矢量路由（distance vector routing）。它是基于 Bellman-Ford 算法的。
这种算法的基本思路是，每个路由器都保存一个路由表，包含多行，每行对应网络中的一个路由器，每一行包含两部分信息，一个是要到目标路由器，从那条线出去，另一个是到目标路由器的距离。
由此可以看出，每个路由器都是知道全局信息的。那这个信息如何更新呢？每个路由器都知道自己和邻居之间的距离，每过几秒，每个路由器都将自己所知的到达所有的路由器的距离告知邻居，每个路由器也能从邻居那里得到相似的信息。
每个路由器根据新收集的信息，计算和其他路由器的距离，比如自己的一个邻居距离目标路由器的距离是 M，而自己距离邻居是 x，则自己距离目标路由器是 x+M。
这种算法存在的问题：
第一个问题：好消息传得快，坏消息传得慢。
第二个问题：每次发送的时候，要发送整个全局路由表。
所以上面的两个问题，限制了距离矢量路由的网络规模。
链路状态路由（link state routing），基于 Dijkstra 算法。
这种算法的基本思路是：当一个路由器启动的时候，首先是发现邻居，向邻居 say hello，邻居都回复。然后计算和邻居的距离，发送一个 echo，要求马上返回，除以二就是距离。然后将自己和邻居之间的链路状态包广播出去，发送到整个网络的每个路由器。这样每个路由器都能够收到它和邻居之间的关系的信息。因而，每个路由器都能在自己本地构建一个完整的图，然后针对这个图使用 Dijkstra 算法，找到两点之间的最短路径。
不像距离距离矢量路由协议那样，更新时发送整个路由表。链路状态路由协议只广播更新的或改变的网络拓扑，这使得更新信息更小，节省了带宽和 CPU 利用率。而且一旦一个路由器挂了，它的邻居都会广播这个消息，可以使得坏消息迅速收敛。
基于两种算法产生两种协议，BGP 协议和 OSPF 协议。
OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先） 就是这样一个基于链路状态路由协议，广泛应用在数据中心中的协议。由于主要用在数据中心内部，用于路由决策，因而称为 内部网关协议（Interior Gateway Protocol，简称 IGP） 。
内部网关协议的重点就是找到最短的路径。在一个组织内部，路径最短往往最优。当然有时候 OSPF 可以发现多个最短的路径，可以在这多个路径中进行负载均衡，这常常被称为 等价路由 。
但是外网的路由协议，也即国家之间的，又有所不同。我们称为 外网路由协议（Border Gateway Protocol，简称 BGP） 。
在网络世界，这一个个国家成为自治系统 AS（Autonomous System）。自治系统分几种类型。
每个自治系统都有边界路由器，通过它和外面的世界建立联系。
BGP 又分为两类， eBGP 和 iBGP 。自治系统间，边界路由器之间使用 eBGP 广播路由。内部网络也需要访问其他的自治系统。边界路由器如何将 BGP 学习到的路由导入到内部网络呢？就是通过运行 iBGP，使得内部的路由器能够找到到达外网目的地的最好的边界路由器。
BGP 协议使用的算法是 路径矢量路由协议 （path-vector protocol）。它是距离矢量路由协议的升级版。
前面说了距离矢量路由协议的缺点。其中一个是收敛慢。在 BGP 里面，除了下一跳 hop 之外，还包括了自治系统 AS 的路径，从而可以避免坏消息传得慢的问题，也即上面所描述的，B 知道 C 原来能够到达 A，是因为通过自己，一旦自己都到达不了 A 了，就不用假设 C 还能到达 A 了。
另外，在路径中将一个自治系统看成一个整体，不区分自治系统内部的路由器，这样自治系统的数目是非常有限的。就像大家都能记住出去玩，从中国出发先到韩国然后到日本，只要不计算细到具体哪一站，就算是发送全局信息，也是没有问题的。
参考：
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议
极客时间-趣谈网络协议-网关
㈦ 计算机网络通讯简答题：扩散路由算法原理
距离矢量算法是向相邻节点交换自己的路由信息，每次收到新的路由信息都需要进行计算以更新路由表，收敛速度较慢；链路状态算法是向全网节点宣告自己的链路状态信息，使用洪泛的方式扩散，不需要计算直接转发信息，收敛速度较快，但需要较大的存储空间来记录所有节点信息。
㈧ 计算机网络自学笔记：选路算法
网络层必须确定从发送方到接收方分组所经过的路径。选路就是在网络中的路由器里的给某个数据报确定好路径(即路由)。
一 台主机通常直接与一台路由器相连接，该路由器即为该主机的默认路由器，又称为该主机的默认网关。 每当某主机向外部网络发送一个分组时，该分组都被传送给它的默认网关。
如果将源主机的默认网关称为源路由器,把目的主机的默认网关称为目的路由器。为一个分组从源主机到目的主机选路的问题于 是可归结为从源路由器到目的路由器的选路问题。
选路算法的目标很简单:给定一组路由器以及连接路由器的链路，选路算法要找到一条从源路由器到目的路由器的最好路径，通常一条好路径是指具有最低费用的路径。
图 G=(N，E)是一个 N 个节点和 E 条边的集合，其中每条边是来自 N 的一对节点。在网 络选路的环境中，节点表示路由器，这是做出分组转发决定的节点，连接节点的边表示路由 器之间的物理链路。
一条边有一个值表示它的费用。通常一条边的费用可反映出对应链路的物理长度、链路速度或与该链路相关的费用。
对于 E 中的任一条边(xy)可以用 c(xy )表示节点 x 和 y 间边的费用。一般考虑的都是无向 图，因此边(xy)与边(y x)是相同的并且开销相等。节点 y 也被称为节点 x 的邻居。
在图中为各条边指派了费用后，选路算法的目标自然是找出从源到目的间的最低费用路径。图 G=(N，E)中的一条路径(Path)是一个节点的序列，使得每一对以(x1,x2)， (x2,x3)，…，是 E 中的边。路径的费用是沿着路径所有边费用的总和。
从广义上来说，我们对 选路算法分类的一种方法就是根据该算法是全局性还是分布式来区分的。
.全局选路算法： 用完整的、全局性的网络信息来计算从源到目的之间的最低费用路径。
实际上， 具有全局状态信息的算法常被称作链路状态 LS 算法， 因为该算法必须知道网络中每条链路的费用。
.分布式选路算法： 以迭代的、分布式的方式计算出最低费用路径。通过迭代计算并与相邻节点交换信息，逐渐计算出到达某目的节点或一组目的节点的最低费用路径。
DV 算法是分布式选路算法， 因为每个节点维护到网络中的所有其他节点的费用(距离)估计的矢量。
选路算法的第二种广义分类方法是根据算法是静态的还是动态的来分类。
一： 链路状态选路算法 LS
在链路状态算法中，通过让每个节点向所有其他路由器广播链路状态分组， 每个链路状态分组包含它所连接的链路的特征和费用， 从而网络中每个节点都建立了关于整个网络的拓扑。
Dijkstra 算法计算从源节点到网络中所有其他节点的最低费用路径.
Dijkstra 算法是迭代算法，经算法的第 k 次迭代后，可知道到 k 个目的节点的最低费用路径。
定义下列记号:
D(V)随着算法进行本次迭代，从源节点到目的节点的最低费用路径的费用。
P(v)从源节点到目的节点 v 沿着当前最低费用路径的前一节点(，的邻居)。
N`节点子集；如果从源节点到目的节点 v 的最低费用路径已找到，那么 v 在 N`中。
Dijkstra 全局选路算法由一个初始化步骤和循环组成。循环执行的次数与网络中的节点个数相同。在结束时，算法会计算出从源节点 u 到网络中每个其他节点的最短路径。
考虑图中的网络，计算从 u 到所有可能目的地的最低费用路径。
.在初始化阶段 ，从 u 到与其直接相连的邻居 v、x、w 的当前已知最低费用路径分别初始化为 2，1 和 5。到 y 与 z 的费用被设为无穷大，因为它们不直接与 u 连接。
.在第一次迭代时， 需要检查那些还未加到集合 N`中的节点，找出在前一次迭代结束时具有最低费用的节点。那个节点是 x 其费用是 1，因此 x 被加到集合 N`中。然后更新所有节点的 D(v)，产生下表中第 2 行(步骤)所示的结果。到 v 的路径费用未变。经过节点 x 到 w 的 路径的费用被确定为 4。因此沿从 u 开始的最短路径到 w 的前一个节点被设为 x。类似地， 到 y 经过 x 的费用被计算为 2，且该表项也被更新。
.在第二次迭代时 ，节点 v 与 y 被发现具有最低费用路径 2。任意选择将 y 加到集合 N` 中，使得 N’中含有 u、x 和 y。通过更新，产生如表中第 3 行所示的结果。
.以此类推…
当 LS 算法结束时，对于每个节点都得到从源节点沿着它的最低费用路径的前继节点， 对于每个前继节点，又有它的前继节点，按照此方式可以构建从源节点到所有目的节点的完 整路径。
根据从 u 出发的最短路径，可以构建一个节点(如节点 u)的转发表。
二 距离矢量选路算法 DV
LS 算法是一种使用全局信息的算法，而距离矢量算法是一种迭代的、异步的和分布式的算法。
Bellman-Ford 方程：
设 dx(y)是从节点 x 到节点 y 的最低费用路径的费用，则有 dx(y) = min {c(x,v) + dv(y) }
PS： 方程中的 min，是指取遍 x 的所有邻居。
Bellman-Ford 方程含义相当直观，意思是从 x 节点出发到 y 的最低费用路径肯定经过 x 的某个邻居，而且 x 到这个邻居的费用加上这个邻居到达目的节点 y 费用之和在所有路径 中其总费用是最小的。 实际上，从 x 到 v 遍历之后，如果取从 v 到 y 的最低费用路径，该路 径费用将是 c(x,v)+ dv(y)。因此必须从遍历某些邻居 v 开始，从 x 到 y 的最低费用是对所有邻 居的 c(x,v)+dv(y)的最小值。
在该 DV 算法中，当节点 x 看到它的直接相连的链路费用变化，或从某个邻居接收到一 个距离矢量的更新时，就根据 Bellman-Ford 方程更新其距离矢量表。
三 LS 与 DV 选路算法的比较
DV 和 LS 算法采用不同的方法来解决计算选路问题。
在 DV 算法中，每个节点仅与它的直接相连邻居交换信息，但它为它的邻居提供了从其 自己到网络中(它所知道的)所有其他节点的最低费用估计。
在 LS 算法中，每个节点(经广播)与所有其他节点交换信息，但它仅告诉它们与它直接 相连链路的费用。
·报文复杂性：
LS 算法要求每个节点都知道网络中每条链路的费用，需要发送 O(nE)个消息。
DV 算法要求在每次迭代时，在两个直接相连邻居之间交换报文，算法收敛所需的时间 依赖于许多因素。当链路费用改变时，DV 算法仅当在会导致该节点的最低费用路径发生改 变时，才传播已改变的链路费用。
·收效速度：
DV算法收敛较慢，且在收敛时会遇到选路环路。DV算法还会遭受到计数到无穷的问题。
•健壮性： 在 LS 算法中，如果一台路由器发生故障、或受到破坏，路由器会向其连接的链路广播 不正确费用，导致整个网络的错误。
在 Dv 算法下， 每次迭代时，其中一个节点的计算结果会传递给它的邻居，然后在下次迭代时再间接地传递给邻居的邻居。在这种情况下，DV 算法中一个不正确的计算结果也会扩散到整个网络。
四.层次选路
两个原因导致层次的选路策略：
•规模： 随着路由器数目增长，选路信息的计算、存储及通信的开销逐渐增高。
•管理自治： 一般来说，一个单位都会要求按自己的意愿运行路由器(如运行其选择的某 种选路算法)，或对外部隐藏其内部网络的细节。
层次的选路策略是通过将路由器划分成自治系统 AS 来实施的。
每个 AS 由一组通常在相同管理控制下的路由器组成(例如由相同的 ISP 运营或属于相同 的公司网络)。在相同的 AS 内的路由器都全部运行同样的选路算法。
在一个自治系统内运行的选路算法叫做自治系统内部选路协议。 在一个 AS 边缘的一台 或多台路由器，来负责向本 AS 之外的目的地转发分组，这些路由器被称为网关路由器
在各 AS 之间，AS 运行相同的自治系统间选路协议。