第六章 网络互连与互联网

6.1网络互连设备

组成因特网的各个网络叫做子网，用千连接子网的设备 叫作中间系统 (Intermediate System,

IS), 它的主要作用是协调各个网络的工作，使得跨网络的通信得以实现。中间系统可以是一个

单独的设备，也可以是一个网络。这一节介绍各种网络互连设备的工作原理。

网络互连设备可 以根据它们工作的协议层进行分 ：

中继器 (Repeater) 工作千物理层；

网桥(Bridge) 和交换机 Switch 工作千数据链路层；

路由器 Router) 工作千网络层；

网关(Gateway) 工作千网络层以上的协议层。

6.1.1 中继器

中继器的功能是对接收信号进行再生和发送。中继器不解释也不改变接收到的数字

信息，它只是从接收信号中分离出数字数据，存储起来，然后重新构造它并转发出去。再生的

信号与接收信号完全相同 并可以沿着另外的网段传输到远端。

6.1 .2 网桥

网桥也用千连接两个局域网段，但它工作千数据链路层 网桥 分析帧地址字段，以决定是否把收到的帧转发到另 个网段上 。

6.1.3 路由器

路由器根据网络逻辑地址在互连的子网之间传递分组。一个子网可能对应千 个物理网

段，也可能对应千几个物理网段 路由器适合千连接复杂的大型网络，它工作千网络层，因而

可以用千连接下面 层执行不同协议的网络，协议的转换由路由器完成，从而消除了网络层协

议之间的差别，通过路由器连接的子网在网络层之上必须执行相同的协议 对于路由器如何协

调网络协议之间的 别，如何进行路由选择以及如何在通信子网之间转发分组，将在第 10

中详细讨论。

6.1 .4 网关

网关是最复杂的网络互连设备，它用于连接网络层之上执行不同协议的子网，组成异构型

的因特网。网关能对互不兼容的高层协议进行转换。

有时并不区分路由器和网关，而是把在网络层及其以上进行协议转换的互连设备统称为网关。

6.2 广域网互连

6.2.1 OSI 网络层内部结构

6.3 IP 协议

6.3.1 IP 地址

IP 网络地址采用“网络·主机”的形式，其中网络部分是网络的地址编码，主机部分是网

络中 个主机的地址编码。 IP 地址的格式如图 6-15 所示。

IP 地址分为 类是常用地址。

IP 地址的编码规定全0 表示本地地址，即本地网络或本地主机；

全 1表示广播地址，任何网站都能接收。所以，除去全 0和全1 地址外，

A类有 126 个网络地址， 1600 万个主机地址；

B类有 16 382 个网络地址， 64000 个主机地址；

C类有 200 万个网络地址， 254 个主机地址。

IP 地址通常用十进制数表示，即把整个地址划分为4个字节，每个字节用1个十进制数表

示，中间用圆点分隔 根据 IP 地址的第1个字节，就可判断它是A类、 B类还是 C类地址。

IP 地址由美国 Internet 信息中心 (InterNIC) 管理。如果想加入 Internet, 就必须向 InterNIC

或当地的 NIC (例如 CNNIC) 申请 IP 地址。如果不加入 Internet, 只是在局域网中使用 TCP/IP

协议，则可以自己设计 IP 地址，只要网络内部不冲突就可以了。

一种更灵活的寻址方案引入了子网的概念，即把主机地址部分再划分为子网地址和主机地

址，形成了 级寻址结构。这种三级寻址方式需要子网掩码的支待，如图 6-16 所示。

子网地址对网络外部是透明的。当 1P 分组到达目标网络后，网络边界路由器把 32 位的 IP

地址与子网掩码进行逻辑“与“运算，从而得到子网地址，并据此转发到适当的子网中 。图 6-17所示为 B类网络地址被划分为两个子网的情况

6.3.2 IP 协议的操作

1. 数据报生存期

如果使用了动态路由选择算法，或者允许在数据报旅行期间改变路由决策，则有可能造成

回路。最坏的情况是数据报在因特网中无休止地巡回，不能到达目的地并浪费大噩的网络资源。

2. 分段和重装配

每个网络可能规定了不同的最大分组长度。当分组在因特网中传送时，可能要进入一个最

大分组长度较小的网络，这时需要对它进行分段，这又引出了新的问题：在哪里对它进行重装

配？ 种办法是在目的地重装配。但这样只会把数据报越分越小，即使后续子网允许较大的分.

组通过，但由千途中的短报文无法装配，从而使通信效率下降。

另外一种办法是允许中间的路由器进行重装配 ，这种方法也有缺点。首先是路由器必须提

供重装配缓冲区，并且要设法避免重装配死锁；其次是由一个数据报分出的小段都必须经过同

个出口路由器才能再行组装，这就排除了使用动态路由选择算法的可能性。

3 . 差错控制和流控

无连接的网络操作不保证数据报的成功提交，当路由器丢弃一个数据报时，要尽可能地向

源点返回一些信息。源点的 IP 实体可以根据收到的出错信息改变发送策略或者把情况报告上层

协议。丢弃数据报的原因可能是超过生存期、网络拥塞和 CS 校验出错等。在最后一种情况下

可能无法返回出错信息，因为源地址字段已不可辨认了。

路由器或接收站可以采用某种流控机制来限制发送速率。对千无连接的数据报服务，可采

用的流控机制是很有限的。最好的办法也许是向其他站或路由器发送专门的流控分组，使其改

变发送速率.

6.3.3 IP 协议数据单元

版本号：协议的版本号，不同版本的协议格式或语义可能不同，现在常用的是 1Pv4,

正在逐渐过渡到 1Pv6

IHL: IP 头长度，以 32 位字计数，最小为 5, 20 个字节。

服务类型 ：用千区分不同的可靠性、优先级、延迟和吞吐率的参数。

总长度：包含 1P 头在内的数据单元的总长度（字节数）。

标识符 唯一标识数据报的标识符。

• 标志 包括 个标志，一个是 标志，用千分段和重装配；另一个是禁止分段标志，

如果认为目标站不具备重装配能力，则可使这个标志置位，这样如果数据报要经过

个最大分组长度较小的网络，就会被丢弃，因而最好使用源路由以避免这种灾难发生；

个标志当前没有启用。

• 段偏置值 指明该段处千原来数据报中的位置。

• 生存期：用经过的路由器个数表示

• 协议 上层协议 (TCP UDP)

• 头校检和 IP 头的校验序列。在数据报传输过程中 1P 头中的某些字段可能改变（例

如生存期，以及与分段有关的字段），所以校检和要在每一个经过的路由器中进行校

验和重新计算。校检和是对 IP 头中的所有 16 位字进行 的补码相加得到的，计

假定校检和字段本身为

• 源地址：给网络和主机地址分别分配若干位，例如 24 14 16 21 等。

• 目标地址 同上。

• 任选数据：可变长，包含发送者想要发送的任何数据。

• 补丁 补齐 32 位的边界。

• 用户数据 以字节为单位的用户数据，和 IP 头加在一起的长度不超过 65 53 字节。

6.4 ICMP 协议

ICMP (Internet Control Message Protocol) 1P 协议同属千网络层，用千传送有关通信问

题的消息，例如数据报不能到达目标站，路由器没有足够的缓存空间，或者路由器向发送主机

提供最短通路信息等。 ICMP 报文封装在 IP 数据报中传送，因而不保证可靠的提交。

要解释 ICMP 各类报文的含义：

• 目标不可到达（类型 3) 如果路由器判断出不能把 IP 数据报送达目标主机，则向源

主机返回这种报文。另 1种情况是目标主机找不到有关的用户协议或上层服务访问点，

也会返回这种报文 出现这种情况的原因可能是 IP 头中的字段不正确；或者是数据

报中说明的源路由无效；也可能是路由器必须把数据报分段，但 IP 头中的 标志已

• 超时（类型 ID: 路由器发现 IP 数据报的生存期已超时，或者目标主机在一定时间内

无法完成重装配，则向源端返回这种报文

• 源抑制（类型 4): 这种报文提供了一种流 控制的初等方式 如果路由器或目标主

机缓冲资源耗尽而必须丢弃数据报，则每丢弃一个数据报就向源主机发回一个源抑制

报文，这时源主机必须减小发送速度。另外一种情况是系统的缓冲区已用完，并预感

到行将发生拥塞，则发出源抑制报文。但是与前一种情况不同，涉及的数据报尚能提

交给目标主机

• 参数问题（类型 12): 如果路由器或主机判断出 IP 头中的字段或语义出错，则返回这

种报文，报文头中包含一个指向出错字段的指针。

• 路由重定向（类型 5): 路由器向直接相连的主机发出这种报文，告诉主机 个更短

的路径。例如路由器 RI 收到本地网络上主机发来的数据报， RI 检查它的路由表，发

现要把数据报发往网络 X, 必须先转发给路由器 R2, R2 又与源主机在同一网络中，

千是 RI 向源主机发出路由重定向报文，把 R2 的地址告诉它。

• 回声（请求 响应，类型 0) 用千测试两个节点之间的通信线路是否畅通。收到回

声请求的节点必须发出回声响应报文。该报文中的标识符和序列号用千匹配请求和

响应报文。当连续发出回声请求时，序列号连续递增。常用的 PING 工具就是这样工

作的

• 时间戳（请求／响应，类型 13/14): 用千测试两个节点之间的通信延迟时间。请求方

发出本地的发送时间，响应方返回自己的接收时间和发送时间。这种应答过程如果结

合强制路由的数据报实现，则可以测量出指定线路上的通信延迟。

• 地址掩码（请求／响应，类型 17/18): 主机可以利用这种报文获得它所在的 LAN 的子

网掩码。首先主机广播地址掩码请求报文，同一 LAN 上的路由器以地址掩码响应报

文回答，告诉请求方需要的子网掩码。了解子网掩码可以判断出数据报的目标节点与

源节点是否在同 LAN 中。

6.5 TCP 和UDP 协议：

在TCP/IP 协议簇中有两个传输协议，即传输控制协议 (Transmission Control Protocol, TCP)

和用户数据报协议 (User Datagram Protocol, UDP) TCP 是面向连接的，而 UDP 是无连接的。

6.5.1 TCP 服务

TCP 协议提供面向连接的、可靠的传输服务，适用千各种可靠的或不可靠的网络。

功能：TCP户送来的是字节流形式的数据，这些数据缓存在 TCP 实体的发送缓冲区中。

一般情况下， TCP实体自主地决定如何把字节流分段，组成 TPDU 发送出去。在接收端，也是由 TCP 实体决定何

时把积累在接收缓冲区中的字节流提交给用户。分段的大小和提交的频度是由具体的实现根据

性能和开销权衡决定的， TCP 规范中没有定义。显然，即使两个 TCP 实体的实现不同，也可以

互操作。

另外， TCP 也允许用户把字节流分成报文，用推进 (PUSH) 命令指出报文的界限 。发送

TCP 实体把 PUSH 标志之前的所有未发数据组成 TPDU 立即发送出去，接收端 TCP 实体同

样根据 PUSH 标志决定提交的界限

6.5.2 TCP 协议

TCP 只有一种类型的 PDU, 叫作 TCP 段，段头（也叫 TCP 头或传输头）的格式如图 6-21

所示，其中的字段如下。

(1) 源端口 06 位） 说明源服务访问点。

(2) 目标端口 (16 位）：表示目标服务访问点。

(3) 发送顺序号 (32 位）：本段中第一个数据字节的顺序号。

(4) 接收顺序号 (32 位） ：捎带接收的顺序号，指明接收方期望接收的下一个数据字节的

顺序号。

(5) 偏置值 (4 位）：传输头中 32 位字的个数。因为传输头有任选部分，长度不固定，所

以需要偏置值。

(6) 保留字段 (6 位） 未用，所有实现必须把这个字段置全

(7) 标志字段 (6 位）：表示各种控制信息，其中

• URG: 紧急指针有效。

• ACK: 接收顺序号有效。

• PSH: 推进功能有效。

• RST: 连接复位为初始状态，通常用千连接故障后的恢复。

• SYN: 对顺序号同步，用千连接的建立。

• FIN: 数据发送完，连接可以释放。

(8) 窗口 (16 位）：为流控分配的信息量。

(9) 校验和 (16 位） 段中所有 16 位字按模2的16次方-1 相加的和，然后取 的补码。

(10) 紧急指针 (16 位）：从发送顺序号开始的偏置值，指向字节流中的一个位置，此位置

之前的数据是紧急数据。

Cl 1) 任选项（长度可变） 目前只有一个任选项，即建立连接时指定的最大段长。

(12) 补丁：补齐 32 位字边界。

所谓初始顺序号就是收发双方对连接的标识，也与字节流的位置有关。因而对发送顺序号更准

确的解释应该是：当 SYN 未置位时，表示本段中第一个数据字节的顺序号；当 SYN 置位时，

它是初始顺序号 ISN, 而段中第一个数据字节的顺序号应为 ISN+L 正好与接收方期望接收的

数据字节的位置对应，

所谓紧急数据：是指 TCP 用户认为很重要的数据，例如键盘中断等控制信号。当 TCP

中的 URG 标志置位时，紧急指针表示距离发送顺序号的偏置值，在这个字节之前的数据都是

紧急数据：紧急数据由上层用户使用， TCP 只是尽快地把它提交给上层协议。

窗口字段表示从应答顺序号开始的数据字节数，即接收端期望接收的字节数，发送端根据

这个数字扩大自己的窗口。窗口字段、发送顺序号和应答顺序号共同实现滑动窗口协议。

校验和的校验范围包括整个 TCP 段和伪段头 (Pseudo-header) 。伪段头是 IP 头的一部分，

如图 6-23 所示。伪段头和 TCP 段一起处理有一个好处，如果 IP /TCP 段提交给错误的主机，

TCP 实体可根据伪段头中的源地址和目标地址字段检查出错误。

6.5.3 TCP 拥塞控制

1. 重传计时器管理

TCP 实体管理着多种定时器（重传定时器、放弃定时器等），用于确定网络传输时延和监

视网络拥塞情况。

2. 动和拥塞控制

CP 实体使用的发送窗口越大，在得到确认之前发送的报文数就越多，这样就可能造成网

络的拥塞，，特别在 TCP 刚连接建立发送时对网络通信的影响更大。可以采用的一种策略是，让

发送方实体在接收到确认之前逐步扩展窗口的大小，而不是从一开始就采用很大的窗口，这种

方法称为漫启动过程。下面的慢启动过程是以报文数来描述的，报文数等千 TCP 段头中窗口字

段的值除以报文段的字节数。

6.5.4 UDP 协议

UDP 也是常用的传输层协议，它对应用层提供无连接的传输服务，虽然这种服务是不可

的、不保证顺序的提交，但这并没有减少它的使用价值。相反，由千协议开销少而在很 场合

相当实用，特别是在网络管理方面，大多使用 UDP 协议。UDP 运行在 IP 协议层之上，由千它不提供连接，所以只是

IP 协议之上加上端口寻址功能，这个功能表现在 UDP 头上。

6.6 域名和地址

6.6.1 域名系统

网络用户希望用名字来标识主机，有意义的名字可以表示主机的账号、工作性质、所属的

地域或组织等，从而便千记忆和使用。

6.6.2 地址分解协议

IP 地址是分配给主机的逻辑地址，在因特网络中表示唯 的主机。似乎有了 IP 地址就可以方便地访问某个子网中的某个主机，寻址问题就解决了。其实不然，还必须考虑主机的物理

地址问题。

由千互连的各个子网可能源千不同的组织，运行不同的协议 异构性），因而可能采用不

同的编址方法。任何子网中的主机至少都有一个在子网内部唯 的地址，这种地址都是在子网

建立时一次性指定的，甚至可能是与网络硬件相关的，把这个地址叫作主机的物理地址或硬件

地址。

由千有两种主机地址，因此需要一种映像关系把这两种地址对应起来 Internet 中是用

地址分解协议 (Address Resolution Protocol, ARP) 来实现逻辑地址到物理地址映像的 ARP

分组的格式如图 28 所示，各字段的含义解释如下。

硬件类型 网络接口硬件的类型，对以太网此值为 l 。

• 协议类型：发送方使用的协议， 0800H 表示 IP 协议。

• 硬件地址长度 对以太网，地址长度为 字节。

• 协议地址长度：对 IP 协议，地址长度为 字节。

• 操作：

• 1- ARP 请求。

• -ARP 响应。

• —— 函请求。

• 4----RARP 响应

通常， Internet 应用程序把要发送的报文交给 IP, IP 协议当然知道接收方的逻辑地址（否

则就不能通信了），但不一定知道接收方的物理地址。在把 IP 分组向下传送给本地数据链路实

体之前，可以用两种方法得到目标物理地址。

(1) 查本地内存的 ARP 地址映像表，通常 ARP 地址映像表的逻辑结构如表 -5 示。可

以看出这是 IP 地址和以太网地址的对照表。

(2) 如果 ARP 表查不到，就广播一个 ARP 请求分组，这种分组可经过路由器进一步转发，

到达所有连网的主机。它的含义是 ：“如果你的 IP 地址是这个分组的目标地址， 请回答你的物

理地址是什么。”收到该分组 的主机一方面可以用分组中的两个源地址更新自己的 ARP 地址映

像表，另 方面用自己的 IP 地址与目标 IP 地址字段比较，若相符则发回一个 ARP 响应分组，

向发送方报告自己的硬件地址；若不相符，则不予回答。

所谓代理 ARP (Proxy ARP), 就是路由器“假装”目标主机来回答 ARP 请求，所以源主

机必须先把数据帧发给路由器，再由路由器转发给目标主机。这种技术不需要配置默认网关，

也不需要配置路由信息，就可以实现子网之间的通信.

6.7 网关协议

Internet 中的路由器叫作 IP 网关。网关执行复杂的路由算法，需要大量且及时的路由信息。

网关协议就是用千网关之间交换路由信息的协议。

6.7.1 自治系统

自治系统是由同构型的网关连接的因特网，这样的系统往往是由一个网络管理中心控制

的。自治系统内部的网关之间执行内部网关协议 (Interior Gateway Protocol, IGP), 互相交换

路由信息。一般来说， IGP 是自治系统内部专用的，为特定的应用服务，在自治系统之外是无

效的。

6.7.2 外部网关协议

最新的外部网关协议叫作 BGP((Border Gateway Protocol) .

Cl) 建立邻居关系。位千不同自治系统中的两个路由器首先要建立邻居关系，然后才能周

期性地交换路由信息。建立邻居关系的过程是由一个路由器发送 Open 报文，另一个路由器若

愿意接受请求则以 eepalive 报文应答 。至千路由器如何知道对方的 IP 地址，协议中没有规定，

可以由管理人员在配置时提供。 Open 报文中包含发送者的 IP 地址及其所属自治系统的标识，

另外还有一个保持时间参数，即定期交换信息的时间间隔。接收者把 Open 报文中的保待时间

与自己的保持时间计数器比较，选取其中的较小者，这就是一次交换信息保持有效的最长时间

建立邻居关系的一对路由器以选定的周期交换路由信息。

(2) 邻居可到达性。这个过程维护邻居关系的有效性，通过周期性地互相发送 Keepalive

报文，双方都知道对方的活动状态。

(3) 网络可到达性。每个路由器维护一个数据库，记录着它可到达的所有子网。当清况有

变化时用更新报文把最新信息及时地传送给其他 BGP 路由器。 Update 报文包含两类信息：

类是要作废的路由器列表，另一类是新增路由的属性信息。前者列出了已经关机或失效的一些

路由器，接收者应把有关内容从本地数据库中删除。后者包含以下 种信息：

• 网络层可到达信息 CNLRI) 。发送路由器可到达的子网地址列表。

• 经过的自治系统 (AS_Path) 。数据报经过的自治系统的标识，主要用千通信策略控制

收到这个信息的路由器可以自主决定是否选择某条通路，例如机密报文不能进入某些

自治系统，或者由千线路拥塞而决定不选择某条通路。

• 下一跳 (Next-Hop) 。指下一步转发的边界路由器的 IP 地址。可以是发送者的地址，

也可以是另外的边界路由器的地址。例如在图 6-30 中， Rl 告诉 RS, 通过 R2 也可以

到达 ASl 。虽然 R2 没有实现 BGP, 也没有与 RS 建立邻居关系，但是 Rl 通过 IGP

知道了与 R2 有关的路由信息。

6.7.3 内部网关协议

网关协议也叫作路由协议 (Routing Protocol), 是路由器之间实现路由信息共享的一种机

制，它允许路由器之间通过交换路由信息维护各自的路由表。 IP 协议是根据路由表进行分组转

发的协议，按照业内的说法，应该叫作被路由的协议 (Routed Protocol).

常用内部路由协议包括路由信息协议 (Routing Information Protocol, RIP) 、开放最短路径

优先协议 (Open Shortest Path First, OSPF) 、中间系统到中间系统的协议 Cintermediate System to

Intermediate System, IS-IS) 、内部网关路由协议 (Interior Gateway Routing Protocol, IGRP)

增强的 IGRP 协议 (Enhanced IGTRP, EIGRP) 等，最后两种是思科公司的专利协议.

1. 路由信息协议(RIP)

RIP 适用千小型网络，因为它允许的跳步数不超过 15步。

4) RIP 报文格式

R.IPv2 报文封装在 UDP 数据报中发送，占用端口号 520, 报文格式如图 35 所示。报文

包含 个字节的报头，然后是若干个路由记录。 R.IP 报文最多可携带 25 个路由记录，每个路由记录 20 个字节，其中各个字段的解释如下。

•命令 用千区分请求和响应报文。

• 版本：可以是 RIP 第一版或第二版，两种版本报文格式相同。

• 地址族标识符：对千 IP 协议，该字段为

• 路由标记 用千区别内部或外部路由，用 16 位的 AS 编号来区分从其他自治系统学习到的路由。

• 网络地址：表示目标 IP 地址。

• 子网掩码：对千 RIPv2, 该字段是对应网络地址的子网掩码；对千 RIPvl, 该字段是0, 因为 RIPvl 默认使用 类地址掩码。

• 下一跳路由器地址：表示下一跳的地址。

• 距离：表示到达目标的跳步数。

2. OSPF 协议

OSPF (RFC 2328, 1998) 是一种链路状态协议，用千在自治内部的路由器之间交换路由信息 OSPF 具有支持大型网络、占用网络资源少、路由收敛快等优点，在目前的网络配置中

占有很 要的地位。

各 路由器收集链路状态信息，构造网络拓扑结构图，使用 Dijkstra 的最短通路优先算法

( Shortest Path First, SPF 计算到达各个目标的最佳路由。

链路状态协议与距 协议发布路由信息的方式也不同，距离矢量协议是周期性地发布

路由 信息 ，而链路状态协议是在网络拓扑发生变化时才发布路由信息，而且 OSPF 采用 TCP

接发送报文，每个报文都要求应答，因而通信更加可

为了适应大型网络配置的需要， OSPF 协议引入了“分层路由＂的概念。如果网络规模很

大，则路由器要学习的路由信息很多，对网络资源的消耗很大，所以典型的链路状态协议都把

网络划分成较小的区域 (Area), 从而限制了路由信息传播的范围。每个区域就如同 个独立的

网络 ，区域内的路 器只保存该区域的链路状态信息，使得路由器的链路状态数据库可以保持

理的 小，路 的时间和报文数 都不会太大 OSPF 主干网负责在各个区域之间传播

路由信息。

2) osPF 网络类型

网络的物理连接和拓扑结构不同，交换路由信息的方式就不同 OSPF 将路由器连接的物

理网络划分为 4种类型。

• 点对点网络 例如 对路由器用 64kb 的串行线路连接，就属于点对点网络，在这种

网络中，两个路由器可以直接交换路由信息。

• 广播多址网络 以太网或者其他具有共享介质的局域网都属千这种网络。在这种网络

中，一条路由信息可以广播给所有的路由器。

• 非广播多址网络 (N -Broadcast Multi-Access, NBMA): 例如 X.25 分组交换网就

于这种网络，在这种网络中可以通过组播方式发布路由信息。

• 点到多点网络：可以把非广播网络当作多条点对点网络来使用，从而把一条路由信息

发送到不同的目标。

5) OSPF 报文

在正常情况下，区域内的路由器与本区域的 DR BDR 通过互相发送数据库描述报文

DBD) 交换链路状态信息 。路由器把收到的链路状态信息与自己的链路状态数据库进行比较，

如果发现接收到了不在本地数据库中的链路信息，则向其邻居发送链路状态请求报文 LSR,

求传送有关该链路的完整更新信息。接收到 LSR 的路由器用链路状态更新 LSU 报文响应，其

中包含了有关的链路状态通告 LSA LSAck 用千对 LSU 进行确认。

OSPF 报文格式如图 6-37 所示，对报文头的各个字段解释如下

•版本： OSPF 版本 已废弃，现在使用的是版本

• 类型 如表 所示

• 分组长度：整个 OSPF 报文的长度。

• 路由器 ID: 利用路由器环路接口 (Loopback) IP 地址作为路由器的标识，如果没有环路接口 1P 地址，则选择最大的接口 1P 地址作为路由器标识。

• 区域 ID: 在多区域网络中，每一个区域指定一个区域 1D

• 认证类型： OSPF 支持不同的认证方法，对组播地址 224.0.0.5 发送的 Hello 分组要经

过认证才能被接收。

6) OSPF 的优缺点

优点如下：

I) 链路状态协议使用了分层的网络结构，减小了 LSA 的传播范围，同时也减小了网络

拓扑变化时影响所有路由器的可能性。

(2) 链路状态协议使用组播来共享路由信息，并且发布的是增 式的更新消息。

(3) 链路状态协议支持无类别的路由和路由汇总功能，可以使用 VLSM CIDR 技术。

4) 使用 SPF 算法不会在路由表中出现环路，而这是距离矢拯路由协议难以处理的问题。

6.7.4 核心网关协议

。核心网关之间交换路由信息时使用核心网关协议 (Gateway to

Gateway Protocol, GGP) 。这里要区分 EGP GGP, EGP 用千两个不同自治系统之间的网关

交换路由信息，而 GGP 是主干网中的网关协议。因为主干网中的核心网关是由 InterNOC 直接

控制的，所以 GGP 更具有专用性。当一个核心网关加入主干网时用 GGP 协议向邻机广播发送

路由信息，各邻机更新路由表，并进一步传播新的路由信息。

6.8.3 第三层交换技术

所谓第三层交换，是指利用第二层交换的高带宽和低延迟优势尽快地传送网络层分组的技术。

6.9 IP 组播技术

通常，一个 IP 地址代表一个主机，但 1P 地址指向网络中的一组主机。由一个源向一

组主机发送信息的传输方式称为组播 (Multicast) 。现在，越来越多的多媒体网站利用 IP 组播

技术提供公共服务，例如 IPTV 、网络会议、远程教育、商业股票交易，以及在工作组成员之

间实时交换文件、图片或消息等。

6.9.2 组播地址

1. IP 组播地址的分类

1Pv4 类地址是组播地址，用作 个组的标识符 ，其地址范围是 224 .0. 0.0

239.255.255.255 。按照约定， 类地址被划分为

• 224.0.0.0~224.0.0.255: 保留地址，用千路由协议或其他下层拓扑发现协议以及维护

管理协议等，例如 224.0.0.1 代表本地子网中的所有主机， 224.0.0.2 代表本地子网中

的所有路由器， 224 0.0.5 代表所有 OSPF 路由器， 224.0.0.5 代表所有 RIP 路由器，

224.0.0.12 代表 DHCP 服务器或中 继代理， 224.0 13 表所有支持 PIM 路由器等

• 224.0. l .0~238.255.255.255: 用千全球范围的组播地址分配，可以把这个范围的

地址动态地分配给 个组播组 ，当一个组播会话停止时，其地址 收回 ，以后还可以

分配给新出现的组播组。

• 239.0.0.0~239.255:255.255: 在管理权限范围内使用的组播地址，限制了组播的范围，

可以在本地子网中作为组播地址使用

6.9.3 因特网组管理协议

IGMP <Internet Group Management Protocol) 是在 1Pv4 环境中提供组管理的协议，参加组

播的主机和路由器利用 IGMP 交换组播成员资格信息，以支持主机加入或离开组播组。在 1Pv6

环境中，组管理协议已经合并到 ICMPv6 协议中，不再需要单独的组管理协议。

1. IGMP 报文

类型：说明报文的类型。

• Oxl 1: 成员资格询问。

• Oxl2: 版的成员资格报告。

• Oxl6: 第二版的成员资格报告。

• Oxl7: 组离开报告。

• Ox22: 第三版的成员资格报告。

• 最大响应时间 ：说明对询问报文的响应时间的最大值，单位是 1/lOs

• 组地址：对千通用询问，这个字段为 O, 对于另外两种询问，这个字段是一个组地址。

• 标志：置 时表示“抑制路由器" (Suppress Router), 即禁止接收询问的组播路由

器在监听询问期间进行正常的定时器更新。

• QRV (Querier's Robustness Variable): 健壮性变量 RV 表示一个主机应该重发多少次

报告报文，才能保证不被它所连接的任何组播路由器忽略。如果这个字段非 O, 则包

含了询问报文发送者使用的 RV 值。路由器通常把最近接收到的询问报文中的 RV

作为自己的 RV 值，除非最近接收到的 RV 值是 o, 在后一种情况下，接收者使用默

认的 RV 值或者静态配置的 RV

• QQIC (Querier's Querier Interval Code): 询问间隔 QI 表示发送组播询问的定时间隔。

不是当前询问报文发送者的组播路由器要采用最近接收到的询问报文中的 QI 值作

为自己的 QI 值，除非最近接收到的 QI 值是 O, 在后一种情况下，接收者使用默认的

QI 值。

• 源地址数 说明有多少个源地址出现在该报文中，仅用于源和组专用的询问，在其他

询问报文中这个字段为

• 源地址：如果源地址数字段为 N, 则有 32 位的 IP 单播地址，这些组播源指向同

一个组播组。

对成员资格报告报文中的字段解释如下。

• 类型 ：如上面的解释。

• 组记录数：说明有多少个组记录出现在该报告报文中。

• 组记录：说明属千一个组的成员的信息。

对组记录的格式解释如下。

• 记录类型：组记录分为以下几种类型。

• 当前状态记录 (Current-State Record): 由主机发送，以响应当前接收到的询问报

文，说明接口当前的接收状态，可能有 MODE_IS_INCLUDE (表示接受）和

MODE_IS_EXCLUDE (表示排除）两种状态。

过滤模式改变记录 (Filter-Mode Change Record): 表示过滤模式由 INCLUDE

变到 EXCLUDE, 或者由 EXCLUDE 改变到 INCLUDE

• 源列表改变记录 (Source-List Change Record) : 表示增加新的源列表 CALLOW_

NEW_ SOURCES) 或排除老的源列表 (BLOCK_OLD _SOURCES)

• 辅助数据长度：用 32 位的字的个数来表示辅助数据的长度。

• 源地址数：源地址的个数。

• 组播地址 该报告所属的组播组的地址。

• 源地址：如果源地址数是 N, 则有 32 位的 IP 单播地址。

• 辅助数据：属千当前记录的附加数据，目前还没有定义辅助数据的值。

6. 10 IPQoS 技术

因而增强了在 IP 网络中实施流量工程的能力，这也是骨干网业务中最容易实现的 QoS 机制。

6.11 .1 远程登录协议

远程登录 (Telnet) ARPAnet 最早的应用之一，这个协议提供了访问远程主机的功能，

使本地用户可以通过 TCP 连接登录到远程主机上，像使用本地主机一样使用远程 机的资源

当本地终端与远程主机具有异构性时，也不 响它们之间的相互操作。

客户程序与服务器的固定端口 (23) 建立 TCP 连接，实现 Telnet 服务。

6.11 .2 文件传输协议

文件传输协议 (File Transfer Protocol, FTP) 也是 Internet 最早的应用层协议。这个协议用

千主机间传送文件，主机类型可以相同，也可以不同，还可以传送不同类型的文件，例如二进

制文件或文本文件等。

FTP 服务器软件的具体实现依赖千操作系统。一般情况是，在服务器一侧运行后台进程 S,

等待出现在 FTP 专用端口 (21) 上的连接请求。

进程主动开通第二条数据连接（端口号为 20), 并在文件传送完成后立即

关闭此连接， 进程也自动结束。如果用户还要传送另一个文件，再通过控制连接与 进程会

话，请求另一次传送。

FTP 是一种功能很强的协议，除了可以从服务器向客户端传送文件之外，还可以进行第三

方传送。这时客户端必须分别开通与两个主机（例如 B) 之间的控制连接。如果客户端获

准从 机传出文件和向 机传入文件，则 服务器程序就建立一条到 服务器程序的数据连

接。客户端保持文件传送的控制权，但不参与数据传送。

6.11.3 简单邮件传输协议

电子邮件 (E-mail) Internet 上使用最多的网络服务之一，广泛使用的电子邮件协议是

简单邮件传输协议 (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP) 。这个协议也使用客户端／服务器操

作方式，也就是说，发送邮件的机器起 SMtp客户的作用，连接到目标端的 SMTP 服务器上

而且只有在客户端成功地把邮件传送给服务器之后，才从本地删除报文。这样，通过端到端的

连接保证了邮件的可靠传输。

6.11 .4 超文本传输协议

WWW (World Wide Web) 服务是由分布在 Internet 中的成千上万个超文本文档链接成的网

络信息系统。这种系统采用统一的资源定位器和精彩鲜艳的声音图文用户界面，用户可以方便

地浏览网上的信息和利用各种网络服务。 WWW 现已成为网民不可缺少的信息查询工具。

6.11 .5 P2 应用

另外一种应用模式叫作点对点应用 (Peer to-Peer, P2P), 在这种模式中，没有客户机和服务器的

区别，每一个主机既是客户机，又是服务器，它们的角色是对等的，所以， P2P 一种对等通

信的网络模型。

SMTP（(Simple Mail Transfer Protocol 邮件传输协议 ）这个协议也使用客户端／服务器操作方式

IGMP（Internet Group Management Protocol 因特网组管理协议），参加组播的主机和路由器利用 IGMP 交换组播成员资格信息，以支持主机加入或离开组播组。

GGP（Gateway Protocol 核心网关协议）核心网关之间交换路由信息时使用核心网关协议。

IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)内部网关路由协议

IS-IS( Cintermediate System to Intermediate System,)中间系统到中间系统的协议

OSPF(Open Shortest Path First 开放最短路径优先协议 )开放最短路径优先协议

RIP (Routing Information Protocol, ) 路由信息协议

BGP((Border Gateway Protocol) 外部网关协议.

IGP(Interior Gateway Protocol 内部网关协议): 互相交换路由信息。一般来说， IGP 是自治系统内部专用的，为特定的应用服务，在自治系统之外是无效的。