ip各路由選擇協議的作用和原理,ip各路由選擇協議的作用和原理

2021-03-04 06:22:31 字數 5920 閱讀 2358

1樓:匿名使用者

1.tcp/ip體系結構

計算機網路是由許多計算機組成的,要實現網路計算機之間資料傳輸,必須要做兩件事,確定資料傳輸目的地址和保證資料迅速可靠傳輸的措施,這是因為資料在傳輸過程中很容易丟失或傳錯,inter***使用一種專門的計算機協議tcp/ip,以保證資料安全、可靠地到達指定的目的地,tcp/ip主要由傳輸控制協議tcp(tran**ission control protocol)和網間協議ip(inter*** protocol)組成。tcp/ip是一個四層協議體系結構,如圖3.1所示。

inter*** 對應的tcp/ip協議

圖3.1 tcp/ip體系結構

在這個結構裡,每一層負責不同的功能:

鏈路層,有時也稱作資料鏈路層或網路介面層,通常包括作業系統中的裝置驅動程式和計算機中對應的網路介面卡。它們一起處理與電纜(或其他任何傳輸媒介)的物理介面細節。

網間層,有時也稱作網際網路層,處理分組在網路中的活動,例如分組的路由選擇。在tcp/ip協議元件中,網間層協議包括ip協議(網際協議)、icmp協議(inter***網際網路控制報文協議)等。

傳輸層主要為兩臺主機上的應用程式提供端到端的通訊。在tcp/ip協議元件中,有兩個互不相同的傳輸協議:tcp(傳輸控制協議)和udp(使用者資料包協議)。

tcp為兩臺主機提供高可靠性的資料通訊。它所做的工作包括把應用程式交給它的資料分成合適的小塊交給下面的網路層,確認接收到的分組,設定傳送最後確認分組的超時時鐘等。由於傳輸層提供了高可靠性的端到端的通訊,因此應用層可以忽略所有這些細節。

而另一方面,udp則為應用層提供一種非常簡單的服務。它只是把稱作資料包的分組從一臺主機傳送到另一臺主機,但並不保證該資料包能到達另一端。任何所需的可靠性必須由應用層來提供。

應用層負責處理特定的應用程式細節。幾乎各種不同的tcp/ip實現都會提供一些通用的應用程式,例如,tel*** 遠端登入、ftp檔案傳輸協議、**tp 用於電子郵件的簡單郵件傳輸協議和snmp 簡單網路管理協議。

2.tcp/ip資料傳輸過程

tcp/ip協議所採用的通訊方式是分組交換方式。所謂分組交換,簡單說就是資料在傳輸時分成若干段,每個資料段稱為一個資料包,tcp/ip協議的基本傳輸單位是資料包,tcp/ip協議在資料傳輸過程中主要完成以下功能:

(1) 首先由tcp協議把資料分成若干資料包,給每個資料包寫上序號,以便接收端把資料還原成原來的格式。

(2) ip協議給每個資料包寫上傳送主機和接收主機的地址,一旦寫上源地址和目的地址,資料包就可以在物理網上傳送資料了。ip協議還具有利用路由演算法進行路由選擇的功能。

(3) 這些資料包可以通過不同的傳輸途徑(路由)進行傳輸,由於路徑不同,加上其他的原因,可能出現順序顛倒、資料丟失、資料失真甚至重複的現象。這些問題都由tcp協議來處理,它具有檢查和處理錯誤的功能,必要時還可以請求傳送端重發。

簡言之,ip協議負責資料的傳輸,而tcp協議負責資料的可靠傳輸。

3.2.2 ip地址與域名

無論是從使用inter***的角度還是從執行inter***的角度看ip地址和域名都是十分重要的概念,當你與inter***上其他使用者進行通訊時,或者尋找inter***的各種資源時,都會用到ip地址或者域名。

1.ip地址

與inter***相連的任何一臺計算機,不管是最大型的還是最小型的,都被稱為主機。有些主機是為成千上萬的使用者提供服務的大型機或巨型機,有些是小型工作站或單使用者pc機,還有一些是專用計算機(如用於將一個網路和另一網路連線起來的路由器)。但是從inter***這一角度來說,所有這些計算機都是主機。

ip地址是在inter***網路中為每一臺主機分配的由32位二進位制陣列成的惟一識別符號,它是由兩部分構成,一部分是網路標識(***id),另一部分是主機標識(hostid)。

目前所使用的ip協議版本規定:ip地址的長度為32位。inter***的網路地址可分為三類(a類、b類、c類),每一類網路中ip地址的網路標識長度和主機標識長度都有所不同。

凡是以0開始的ip地址均屬於a類網路,如圖3.2所示。

凡是以10開始的ip地址都屬於b類網路,如圖3.3所示。

凡是以110開始的ip地址都屬於c類網路,如圖3.4所示。

由此可見a類網路ip地址的網路標識長度為7位,主機標識的長度為24位。b類網路ip地址的網路標識的長度為14位,主機標識長度16位。c類網路ip地址的網路標識長度為21位,主機標識長度為8位。

這樣大家可以容易地計算出inter***整個ip地址空間的各類網路數目和每個網路地址中可以容納的主機數目。

表3.1 inter***的ip空間

第一組數字 網路地址數 網路主機數 主機總數

a類網路 1-127 126(全0、全1專用) 16387064 2064770064

b類網路 128-191 16256 64516 1048872096

c類網路 192-223 2064512 254(全0、全1專用) 524386048

總計 2080894 3638028208

從表3.1看出:a類網路地址數量最少,可以用於主機數多達1600多萬臺的大型網路,b類網路適用於中等規模的網路,c類網路地址適用於主機數不多的小型網路。

由於二進位制不容易記憶,通常用四組三位的十進位制數表示,中間用小數點分開,每組十進位制數代表8位二進位制數,其範圍為0~255,但是0和255這兩個地址在inter***有特殊用途(用於廣播),因此實際上每組數字可以真正使用的範圍1~254。

2.域名

前面講到,ip地址是一種數字型網路標識和主機標識,數字型標識對計算機網路來講自然是最有效的,但是對使用網路的人來說有不便記憶的缺點,為了解決這一問題,人們研究出一種字元型標識,即為每一個接入inter***的主機起一個用字母表示的名字稱為域名,作為主機的地址。如用nju.edu.

**代替202.11932.12,這樣就方便了記憶。

目前所使用的域名是一種層次型命名法。

第n級子域名 . ...... 第二級子域名. 第一級子域名.

這裡一般: 2≤n≤5

域名可以以一個字母或數字開頭和結尾,並且中間的字元只能是字母、數字和連字元,標號必須是小於255。經驗表明為了簡便並容易記住名字,每個標號小於或等於8個字元。

inter***主機名字需要從右至左破譯,位置越靠左越具體。域名最右邊的是一級域或頂級域,代表國家,如nju.edu.

**中**表示該主機在中國,edu表示主機接在教育和科研網上,而nju是該主機的名字。由於inter***起源於美國,所以沒有國家標誌的域名錶示該計算機在美國註冊了國際域名。國際頂級域名是一種標準化的標號,如表3.

2所示。

表3.2 國際頂級域名列表

域 名 意 義

*** 商業組織

edu 教育機構

gov **部門

mil 軍事部門

*** 主要網路支援中心

*** 上述以外的機構

int 國際組織

country code 國家(採用國際通用兩字元編碼)

inter***地址中的第一級域名和第二級域名是由nic管理,我國國家級域名(**)由中國科學院計算機網路中心(ncfc)進行管理,第**以下的域名由各個子網的nic或具有nic功能的節點自己負責管理。同時要注意以下幾點:

域名在整個inter***中必須是惟一的,當高階子域名相同時,低階子域名不允許重複。

大小寫字母在域名中沒有區別。

一臺計算機可以有多個域名(通常用於不同的目的),但只能有一個ip地址。

主機的ip地址和主機的域名對通訊協議來說具有相同的作用,從使用的角度看,兩者沒有區別。但是,當你所使用的系統沒有域名伺服器,只能使用ip地址不能使用域名。

為主機確定域名時應儘量使用有意義的符號。

一般我們把域名翻譯成ip地址的軟體稱為域名系統(dns)。從功能上說,域名系統基本上相當於一本**簿,已知一個姓名就可以查到一個**號碼,它與**簿區別是可以自動完成查詢過程,此時,完整的域名系統應該具有雙向查詢功能。

參考資料

什麼是路由選擇協議

2樓:匿名使用者

ip層協議這一節包括3部分主要內容:ip地址;ip資料包傳輸以及ip路由選擇。前2者,尤其是ip地址的概念雖然很重要,但也比較好理解,後者既重要,又不好理解,包含的內容也非常多。

如果要做非常詳細討論,意義並非很大,我們只能做一般性的討論,下面記述一下ip路由選擇這部分內容的基本思路。

路由選擇的內容又包括3部分:路由表;路由選擇原理,也就是路由選擇演算法;路由選擇協議的層次,也就是具體的路由選擇協議。如果時間允許,最好再討論下路由器基本工作原理,這部分內容雖然在第10章有介紹,但此處如果先介紹下,對於理解路由選擇原理有一定好處。

路由器連線不同型別的網路,通過執行路由選擇協議,實現對ip資料包(分組)的路由及交換。交換,在路由器這種中間結點中,又被稱為分組的儲存**。路由器主要由輸入輸出埠、交換機構和路由處理機組成,前2者用於交換,後者是路由器要討論的主要內容,即路由。

路由處理機的功能是:建立和維持路由表,然後,對到來的分組選擇最合適的路由,並通過交換機構和輸出埠**出去。

路由器對到來的資料包,根據ip地址,通過路由表,實現對資料包的路由以及儲存**,我們稱這樣的機制為表驅動機制。那麼,路由表的內容又是什麼呢?事實上,路由器連線的是物理通訊子網,路由器定址的是物理通訊子網,而不是通訊子網內的主機。

因此,路由器的表項應該是:

目標網路,下一路由器

也就是說,當要定址某目標網路的時候,應該把資料包**到下一個路由器。可見,「下一路由器」實際上起到了路標的作用,而非畫出整個路由上的路徑。

另外,既然路由器定址的是物理通訊子網,那麼,在路由表上還應該體現出:如果網路直接連線在路由器上,可以把資料包直接交付(給物理通訊子網);如果網路沒有直接連線在路由器上,則要通過「下一個路由器」進行**。也就是說,直接連線在路由器上的網路定址,實際上是在定址主機,這不是ip路由選擇的任務,可以直接交付。

只有定址物理通訊子網,才是ip路由器的任務。這一點,正是ip路由與第3章所討論的分組交換網路由的區別。

下面的問題是,路由表是如何形成的?實際上,路由表是由路由選擇演算法根據獲取的資訊運算出來的,路由器必須定期與周邊的路由器進行資訊交換,以便獲取網路的狀態資訊,包括哪些路由器,可以連通哪些網路等。路由選擇演算法根據路由的度量值,計算出最佳的路由,並記錄在路由表項中,最後形成路由表。

度量值包括頻寬,速率,路徑長度,延時,通訊狀態,網路拓撲等。顯然,選擇一個好的路由選擇演算法,對於形成一個優良效能的路由表來說是非常重要的。

對路由選擇演算法效能優劣一般性的要求應該包括;正確性、穩定性、公平性、適應性以及演算法是否簡單等。正確性、公平性和穩定性都比較好理解,適應性是指,路由選擇演算法應該能夠適應網路通訊狀態,以及拓撲結構發生變化的情況進行及時重新整理,也就是說,路由應該能夠適應網路通訊狀態的變化而變化,比如網路發生堵塞,或者網路發生故障時,應該能夠動態更新路由。

對於演算法,前幾項要求都是必要的,但是,如果為了獲得好的路由效能,演算法必然複雜,就一定要消耗過多網路通訊資源,因此,如何保證路由演算法的簡單,對於一個好的路由演算法來說,也是很重要的。由此,可以把路由選擇演算法大致分成2類:非自適應的,和自適應的。

非自適應的演算法,就是路由表不隨網路狀態的變化而變化,路由表是靜態的。這樣的路由選擇演算法雖然缺乏適應性,但演算法一定也是最簡單的,一般比較適合於小型網路。對於inter***來說,網路規模都非常大,因此,一般要選擇自適應的路由選擇演算法,路由表是動態變化的,是相對比較複雜些的。

目前,在網際網路技術中,主要的路由選擇演算法有dijkstra最短路徑演算法、距離向量演算法和鏈路狀態演算法等。

最後討論路由選擇協議的層次。實際上,並非在inter***上的所有的路由器都採用相同的路由選擇協議,這是由於inter***的結構的原因。目前,inter***採用自治系統的體系結構。

自治系統一般是指一個組織或者機構,例如一個國家。在一個自治系統內,網路可以自行決定選擇網路拓撲結構,以及網路所採用的路由選擇協議,這樣的路由選擇協議被稱為內部閘道器協議;而在自治系統之間,則應該採用外部閘道器協議。目前常用的內部閘道器協議主要有rip協議和ospf協議;外部閘道器協議,一般採用egp協議,這些,在教科書中已經有詳細的敘述,都是比較好理解的,這裡不再贅述。

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