基于问题学习的计算机网络教程

章节摘录

版权页：   插图：   路由是网络层最重要的功能。在网络层完成路由功能的设备被称为路由器，路由器是专门设计用于实现网络层功能的网络互连设备。除了路由器外，某些交换机也可以集成带网络层功能的模块即路由模块，带路由模块的交换机又称为三层交换机。另外，在某些操作系统软件中也可以实现网络层的路由功能，又称为软件路由。软件路由的前提是安装了相应操作系统的主机必须具有多宿主功能，即通过多块网卡至少连接了两个以上网络。不管是软件路由、路由模块还是路由器，它们所实现的路由功能都是一致的，所以我们下面在提及路由设备时，将以路由器为代表。 路由器将所有有关如何到达目标网络的最佳路径信息以数据库表的形式存储起来，这种专门用于存放路由信息的表被称为路由表。路由表的不同表项可给出到达不同目标网络所需要经历的路由器接口信息。正是路由表使基于第三层地址的路径选择最终得以实现。 路由器的某个接口在收到帧后，首先进行帧的拆封，以便从中分离出相应的IP分组，然后利用子网掩码求“与”方法从IP分组中提取出目标网络号，并将目标网络号与路由表进行比对，看能否找到一种匹配，即确定是否存在一条到达目标网络的最佳路径信息。若存在匹配，则将IP分组重新进行封装成端口所期望的帧格式，并将其从路由器相应端口转发出去；若不存在匹配，则将相应的IP分组丢弃。上述查找路由表以获得最佳路径信息的过程被称为路由器的“路由”功能，而从接收端口进来的数据在输出端口重新转发出去的功能被称为路由器的“交换”功能。“路由”与“交换”是路由器的两大基本功能。 路由包含两个基本动作：路径选择（路由）和转发（交换）。路径选择通过路由选择算法确定最佳传输路径，路由算法中需要度量（Metric），Metric也称为计量标准。常用的度量有：跳数、路由成本、可靠性、时延、带宽和负载。 4.4.2路由选择策略 通信子网为网络源节点和目的节点提供了多条可传输的路径，那么，网络节点在收到一个分组后，就面临着选择哪个节点为下一个传输节点的问题。在数据报方式中，网络节点要为每个分组路由做出选择，在虚电路中，只要在连接建立时确定路由即可。 从路由选择算法对网络拓扑和通信量变化的自适应能力的角度划分，路由选择策略可分为静态路由选择策略和动态路由选择策略。 1.静态路由选择策略 所谓静态路由，是指网络管理员根据其所掌握的网络连通信息以手工配置方式创建的路由表表项。这种方式要求网络管理员对网络的拓扑结构和网络状态有着非常清晰的了解，而且当网络连通状态发生变化时，静态路由的更新也要通过手工方式完成。静态路由通常被用于与外界网络只有唯一通道的STUB网络，也可作为网络测试、网络安全或带宽管理的有效措施。显然，当网络互连规模增大或网络中的变化因素增加时，依靠手工方式生成和维护一个路由表会成为不可想象的困难，同时静态路由也很难及时适应网络状态的变化。 静态路由选择策略是按某种固定规则进行路由选择，可分为泛射路由选择、固定路由选择和随机路由选择三种方法。

书籍目录

第1章计算机网络概论1 1.1一个网络实例1 1.1.1计算机网络的构成1 1.1.2计算机网络的定义4 1.2计算机网络的功能4 1.3计算机网络的分类4 1.4因特网（Internet）概述6 1.4.1因特网的构成6 1.4.2因特网的数据交换8 1.5计算机网络体系结构11 1.5.1网络协议11 1.5.2网络体系结构12 1.5.3TCP/IP的原理简介14 1.6计算机网络的性能指标17 1.6.1数据传输速率17 1.6.2带宽17 1.6.3吞吐量18 1.6.4时延18 1.7网络协议标准组织与因特网的管理机构19 1.7.1网络协议的标准组织19 1.7.2因特网的管理机构20 习题121 第2章应用层及Internet应用协议23 2.1应用层案例分析23 2.1.1案例概览23 2.1.2客户机—服务器模式24 2.1.3Internet中的地址25 2.2WWW服务26 2.2.1一次WWW访问26 2.2.2WWW相关概念26 2.2.3超文本传输协议HTTP29 2.2.4安装和配置Web服务器34 2.3电子邮件服务36 2.3.1收发电子邮件36 2.3.2电子邮件系统相关概念41 2.3.3简单邮件传输协议43 2.3.4POP3和IMAP45 2.3.5安装和配置邮件服务器46 2.4文件传输服务48 2.4.1访问FTP服务器48 2.4.2FTP相关概念49 2.4.3FTP协议51 2.4.4安装和配置FTP服务器53 2.5域名系统55 2.5.1查询域名对应的IP地址55 2.5.2DNS相关概念56 2.5.3DNS报文60 2.5.4安装和配置DNS服务器61 2.6其他主流应用64 习题265 第3章传输层及UDP、TCP协议66 3.1传输层案例解析66 3.2传输层功能及其提供的服务68 3.2.1传输层对比网络层实现进程间逻辑通信的基本功能68 3.2.2传输层解决可靠数据传输问题70 3.2.3传输层解决网络拥塞问题71 3.2.4传输层提供的服务72 3.3TCP和UDP72 3.3.1传输层的TCP、UDP概述72 3.3.2无连接不可靠的传输层协议UDP73 3.4可靠数据传输原理76 3.4.1在完全理想化的信道上实现的可靠数据传输78 3.4.2在具有位差错信道上实现的可靠数据传输79 3.4.3具有位差错且丢包的信道上实现的可靠数据传输83 3.4.4流水线可靠数据传输协议86 3.5TCP可靠数据传输92 3.5.1TCP连接概述92 3.5.2TCP协议报文段结构94 3.5.3TCP的数据编号与确认96 3.5.4TCP的连接管理98 3.5.5TCP的超时时间设置100 3.5.6TCP的可靠数据传输协议102 3.6TCP的流量控制107 3.7TCP的拥塞控制108 习题3112 第4章网络层与路由技术114 4.1网络层需要解决的主要问题114 4.2网络层概述115 4.2.1网络连接故障实例115 4.2.2网络层的功能概述116 4.2.3网络层提供的服务117 4.3因特网上的网络层协议118 4.3.1IP概述119 4.3.2IP地址120 4.3.3子网掩码123 4.3.4IP地址划分与子网划分124 4.3.5ARP和RARP128 4.3.6ICMP131 4.4路由与路由协议131 4.4.1路由选择概述131 4.4.2路由选择策略132 4.4.3路由算法134 4.4.4层次路由选择139 4.4.5广播和多播路由选择140 4.5因特网中的路由协议141 4.5.1路由信息协议（RIP）141 4.5.2开放最短路径优先协议（OSPF）143 4.5.3外部路由协议（BGP—4）144 4.6路由器在网络互连中的作用144 习题4145 第5章链路层及局域网技术147 5.1局域网实例分析147 5.2局域网和广域网的区别148 5.2.1网络拓扑结构148 5.2.2网络的传输介质148 5.2.3网络设备151 5.2.4协议标准151 5.3IEEE802局域网标准152 5.3.1IEEE802局域网参考模型152 5.3.2IEEE802.3（以太网）标准154 5.3.3IEEE802.11标准155 5.4高速以太网157 5.5局域网交换技术158 5.5.1交换技术的发展159 5.5.2交换技术的基本原理160 5.5.3交换的模式162 5.5.4多层交换技术162 5.5.5交换网的应用163 5.6端口技术166 5.6.1端口速率166 5.6.2端口工作模式167 5.6.3流量控制167 5.6.4端口聚合168 5.6.5端口镜像169 5.6.6端口绑定技术174 5.7虚拟局域网174 5.7.1虚拟局域网的产生174 5.7.2虚拟局域网的分类176 5.7.3VLAN的工作原理178 5.7.4虚拟局域网之间的互访181 5.8第三层交换183 5.8.1第三层交换原理183 5.8.2第三层交换机种类183 5.8.3第三层交换的应用184 5.9生成树协议（STP）188 5.9.1STP/RSTP基础188 5.9.2生成树协议的基本概念189 5.9.3STP的工作原理189 习题5201 第6章广域网及VPN技术203 6.1广域网案例203 6.2PPP204 6.2.1帧结构204 6.2.2通信过程205 6.2.3案例实施206 6.2.4其他广域网协议207 6.3VPN技术208 6.3.1VPN技术的原理208 6.3.2VPN通信流程208 6.3.3案例实施209 6.4ADSL214 6.4.1ADSL技术概述214 6.4.2Windows下设置ADSL214 6.4.3路由器设置ADSL215 习题6217 第7章网络安全与网络管理218 7.1网络安全与管理问题的产生218 7.1.1网络安全概述219 7.1.2网络管理概述225 7.2网络安全技术227 7.2.1网络安全等级及安全模型227 7.2.2数据加密和备份231 7.2.3访问控制技术239 7.2.4防火墙与病毒防护241 7.2.5入侵检测249 7.2.6网络安全协议253 7.3网络管理技术259 7.3.1网络管理功能和模型259 7.3.2网络管理协议265 7.3.3网络管理员和网络管理软件266 习题7269 附录A缩约词271 附录B引用图例说明275 参考文献276

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