计算机网络--Ch4.网络层(四)

浅辄
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十一.路由算法及路由协议

1.路由算法

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最佳路由：“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。

2.路由算法的分类

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3.分层次的路由选择协议

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4.内部网关协议IGP

4.1RIP协议及距离向量算法
4.1.1RIP协议

RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网的协议标准，最大优点是简单。 RIP协议要求网络中每一个路由器都维护从它自己到其他每一个目的网络的唯一最佳距离记录（即一组距离）。

距离：通常为“跳数”，即从源端口到目的端口所经过的路由器个数，经过一个路由器跳数+1。特别的，从一路由器到直接连接的网络距离为1。RIP允许一条路由最多只能包含15个路由器，因此距离为16表示网络不可达。

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4.1.2RIP协议和谁交换？多久交换一次？交换什么？

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3.1.2距离向量算法

1.修改相邻路由器发来的RIP报文中所有表项 对地址为X的相邻路由器发来的RP报文，修改此报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址改为X,并把所有的“距离”字段+1。

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2.对修改后的RP报文中的每一个项目，进行以下步骤：

(1)R1路由表中若没有Net3,则把该项目填入R1路由表

(2)R1路由表中若有Net3,则查看下一跳路由器地址： 若下一跳是X,则用收到的项目替换源路由表中的项目： 若下一跳不是X,原来距离比从X走的距离远则更新，否则不作处理。

3.若180s还没收到相邻路由器X的更新路由表，则把X记为不可达的路由器，即把距离设置为16。

4.1.3RIP协议的报文格式

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4.1.4RIP协议好消息传得快，坏消息传得慢

RIP的特点：当网络出现故障时，要经过比较长的时间（例如数分钟）才能将此信息传送到所有的路由器，“慢收敛”。

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4.2OSPF协议及链路状态算法
4.2.1OSP协议

开放最短路径优先OSPF协议：“开放”标明OSPF协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的；“最短路径优先是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF。

OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议。

OSPF特点:

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4.2.2链路状态路由算法

1.每个路由器发现它的邻居结点【HELLO问候分组】，并了解邻居节点的网络地址。

2.设置到它的每个邻居的成本度量metric.

3.构造【DD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。

4.如果DD分组中的摘要自己都有，则邻站不做处理；如果有没有的或者是更新的，则发送【LSR链路状态请求分组】请求自己没有的和比自己更新的信息。

5.收到邻站的LS分组后，发送【LSU链路状态更新分组】进行更新。

6.更新完毕后，邻站返回一个【LSAck链路状态确认分组】进行确认。 只要一个路由器的链路状态发生变化：

4.2.3OSPF的区域

为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域。

每一个区域都有一个32位的区域标识符（用点分十进制表示）。

区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过200个。

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4.2.4OSPF分组

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4.2.5OSPF其他特点

1.每隔30min,要刷新一次数据库中的链路状态。

2.由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此当互联网规模很大时，OSPF协议要比距离向量协议RP好得多。

3.OSPF不存在坏消息传的慢的问题，它的收敛速度很快。

5.外部网关协议EGP

5.1BGP协议

和谁交换？ 与其他AS的邻站BGP发言人交换信息。 交换什么？ 交换的网络可达性的信息，即要到达某个网络所要经过的一系列S。 多久交换？ 发生变化时更新有变化的部分。

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5.1.1BGP协议交换信息的过程

BGP所交换的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列AS。当BGP发言人互相交换了网络可达性的信息后，各BGP发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各AS的较好路由。

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5.1.2BGP协议交换信息的过程

BGP发言人交换路径向量：

自治系统AS2的BGP发言人通知主干网AS1的BGP发言人：“要到达网络N1、N2、N3和N4可经过AS_2。”

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主干网还可发出通知：“要到达网络N5、N6和N7可沿路径(AS_1,AS_3)。”

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5.1.3BGP协议报文格式

一个BGP发言人与其他自治系统中的BGP发言人要交换路由信息，就要先建立TCP连接，即通过TCP传送，然后在此连接上交换BGP报文以建立BGP会话(session),利用BGP会话交换路由信息。

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5.1.4BGP协议特点

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。 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。这样做对节省网络带宽和减少路由器的处理开销都有好处。

5.1.5BGP-4的四种报文

1.OPEN(打开)报文：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系，并认证发送方。 ​ 2.UPDATE(更新)报文：通告新路径或撤销原路径。

3.KEEPALIVE(保活)报文：在无UPDATE时，周期性证实邻站的连通性；也作为OPEN的确认。

4.NOTIFICATION(通知)报文：报告先前报文的差错；也被用于关闭连接。

6.三种路由协议比较

RIP是一种分布式的基于距离向量的内部网关路由选择协议，通过广播UDP报文来交换路由信息。 OSPF是一个内部网关协议，要交换的信息量较大，应使报文的长度尽量短，所以不使用传输层协议（如UDP或TCP),而是直接采用IP。

BGP是一个外部网关协议，在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂，需要保证可靠传输，所以采用TCP。

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习题(一)

选择

1.动态路由选择和静态路由选择的主要区别是（B). A.动态路由选择需要维护整个网络的拓扑结构信息，而静态路由选择只需要维护部分拓扑结构信息 B.动态路由选择可随网络的通信量或拓扑变化而自适应地调整，而静态路由选择则需要手工去调整相关的路由信息 C.动态路由选择简单且开销小，静态路由选择复杂且开销大 D.动态路由选择使用路由表，静态路由选择不使用路由表

    静态路由选择使用手动配置的路由信息，实现简单且开销小，需要维护整个网络的拓扑结构信息，但不能及时适应网络状态的变化。动态路由选择通过路由选择协议，自动发现并维护路由信息，能及时适应网络状态的变化，实现复杂且开销大。动态路由选择和静态路由选择都使用路由表。

2.下列关于路由算法的描述中，（B)是错误的。 A.静态路由有时也被称为非自适应的算法 B.静态路由所使用的路由选择一旦启动就不能修改 C.动态路由也称自适应算法，会根据网络的拓扑变化和流量变化改变路由决策 D.动态路由算法需要实时获得网络的状态

    静态路由又称非自适应算法，它不会估计流量和结构来调整其路由决策。但这并不说明路由选择是不能改变的，事实上用户可以随时配置路由表。而动态路由也称自适应算法，需要实时获取网络的状态，并根据网络的状态适时地改变路由决策。

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            B
    距离-向量路由算法要求每个路由器维护一张路由表，该表给出了到达每个目的地址的已知最佳距离（最小代价）和下一步的转发地址。算法要求每个路由器定期与所有相邻路由器交换整个路由表，并更新自已的路由表项。注意从邻接结点接收到路由表不能直接进行比较，而要加上相邻结点传输消耗后再进行计算。
    C到B的距离是6，那么从C开始通过B到达各结点的最短距离向量是(11,6,14,18,12,8)。同理，通过D和E的最短距离向量分别是(19,15,9,3,12,13)和(12,11,8,14,5,9)。那么C到所有结点的最短路径应该是(11,6,0,3,5,8)。

4.关于链路状态协议的描述，（A)是错误的。

A.仅相邻路由器需要交换各自的路由表

B.全网路由器的拓扑数据库是一致的

C.采用洪泛技术更新链路变化信息

D.具有快速收敛的优点

    在链路状态路由算法中，每个路由器在自己的链路状态变化时，将链路状态信息用洪泛法传送给网络中的其他路由器。发送的链路状态信息包括该路由器的相邻路由器及所有相邻链路的状态，选项A错误。链路状态协议具有快速收敛的优点，它能够在网络拓扑发生变化时，立即进行路由的重新计算，并及时向其他路由器发送最新的链路状态信息，使得各路由器的链路状态表能够尽量保持一致，选项B、C、D正确。

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            B
    因为R3检测到网络201.1.2.0/25不可达，因此将到该网络的距离设置为16（距离为16表示不可达)。当R2从R3收到路由信息时，因为R3到该网络的距离为16，则R2到该网络也不可达，但此时记录R1可达（由于P的特点是“坏消息传得慢”，R1并未收到R3发来的路由信息)，R1到该网络的距离为2，再加上从R2到R1距离的1，得R2到该网络的距离为3。

6.在链路状态路由算法中，每个路由器都得到网络的完整拓扑结构后，使用(B)算法来找出它到其他路由器的路径长度。

A.Prim最小生成树算法

B.Dijkstra最短路径算法

C.Kruskal最小生成树算法

D.拓扑排序

    在链路状态路由算法中，路由器通过交换每个结点到邻居结点的延迟或开销来构建一个完整的网络拓扑结构。得到完整的拓扑结构后，路由器就使用Dijkstr最短路径算法来计算到所有结点的最短路径。

7.在距离-向量路由协议中，(D)最可能导致路由回路的问题。

A.由于网络带宽的限制，某些路由更新数据报被丢弃

B.由于路由器不知道整个网络的拓扑结构信息，当收到一个路由更新信息时，又将该更新信息发回自己发送该路由信息的路由器

C.当一个路由器发现自己的一条直接相邻链路断开时，未能将这个变化报告给其他路由器

D.慢收敛导致路由器接收了无效的路由信息

    路由选择分为直接交付和间接交付，当发送站与目的站在同一网段内时，就使用直接交付，反之使用间接交付，因此Ⅰ正确、Ⅱ错误。间接交付的最后一个路由器肯定直接交付，Ⅲ错误。直接交付在同一网段内，因此不涉及路由器，Ⅳ正确。

8.下列关于路由器交付的说法中，错误的是.（B)。

Ⅰ.路由选择分直接交付和间接交付

Ⅱ.直接交付时，两台机器可以不在同一物理网段内

Ⅲ.间接交付时，不涉及直接交付

Ⅳ.直接交付时，不涉及路由器

A.Ⅰ和IⅡ

B.Ⅱ和Ⅲ

C.Ⅲ和Ⅳ

D.Ⅰ和Ⅳ

    路由选择分为直接交付和间接交付，当发送站与目的站在同一网段内时，就使用直接交付，反之使用间接交付，因此Ⅰ正确、Ⅱ错误。间接交付的最后一个路由器肯定直接交付，Ⅲ错误。直接交付在同一网段内，因此不涉及路由器，Ⅳ正确。

9.（未使用CIDR)当一个P分组进行直接交付时，要求发送方和目的站具有相同的(D)。

A.IP地址

B.主机号

C.端口号

D.子网地址

    判断一个IP分组的交付方式是直接交付还是间接交付，路由器需要根据分组的目的IP地址和该路由器接收端口的IP地址是否属于同一个子网来进行判断。具体来说，将该分组的源IP地址和目的IP地址分别与子网掩码进行“与”操作，如果得到的子网地址相同，那么该分组就采用直接交付方式，否则采用间接交付方式。

10.下列关于分层路由的描述中，（B)是错误的.

A.采用分层路由后，路由器被划分成区域

B.每个路由器不仅知道如何将分组路由到自己区域的目标地址，而且知道如何路由到其他区域

C.采用分层路由后，可以将不同的网络连接起来

D.对于大型网络，可能需要多级的分层路由来管理

    采用分层路由后，路由器被划分为区域，每个路由器知道如何将分组路由到自己所在区域内的目标地址，但对于其他区域内的结构毫不知情。当不同的网络相互连接时，可将每个网络当作一个独立的区域，这样做的好处是一个网络中的路由器不必知道其他网络的拓扑结构。

习题(二)

1.以下关于自治系统的描述中，不正确的是(B).

A.自治系统划分区域的好处是，将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限在每个区域内，而不是整个自治系统

B.采用分层划分区城的方法使交换信息的种类增多了，同时也使OSPF协议更加简单了

C.OSPF协议将一个自治系统再划分为若干更小的范围，称为区域

D.在一个区城内部的路由器只知道本区域的网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况

    划分区域的好处是，将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限在每个区域内，而不是整个自治系统。因此，在一个区域内部的路由器只知道本区域的网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑情况。采用分层次划分区域的方法虽然使交换信息的种类增多了，但同时也使OSPF协议更加复杂了。但这样做却能使每个区域内部交换路由信息的通信量大大减少，进而使OSPF协议能够用于规模很大的自治系统中。

2.在计算机网络中，路由选择协议的功能不包括(D)。

A.交换网络状态或通路信息

B.选择到达目的地的最佳路径

C.更新路由表

D.发现下一跳的物理地址

    路由选择协议的功能通常包括：获取网络拓扑信息、构建路由表、在网络中更新路由信息、选择到达每个目的网络的最优路径、识别一个网络的无环通路等。发现下一跳的物理地址一般是通过其他方式（如ARP)来实现的，不属于路由选择协议的功能。

3.用于域间路由的协议是（B)。

A.RIP

B.BGP

C.OSPF

D.ARP

BGP(边界网关协议)是一个域间路由协议。RIP和OSPF是域内路由协议，ARP不是路由协议。

4.在RIP中，到某个网络的距离值为16，其意义是（A).

A.该网络不可达

B.存在循环路由

C.该网络为直接连接网络

D.到达该网络要经过15次转发

    RIP规定的最大跳数为15,16表示网络不可达。

5.在RIP中，假设路由器X和路由器K是两个相邻的路由器，X向K说：“我到目的网络Y的距离为N”,则收到此信息的K就知道：“若将到网络Y的下一个路由器选为X,则我到网络Y的距离为(D).”（假设N小于15)

A.N

B.N-1

C.1

D.N+1

    RIP规定，每经过一个路由器，距离（跳数）加1。

6.以下关于RP的描述中，错误的是（C)。

A,RIP是基于距离-向量路由选择算法的

B.RIP要求内部路由器将它关于整个AS的路由信息发布出去

C.RIP要求内部路由器向整个AS的路由器发布路由信息

D.RIP要求内部路由器按照一定的时间间隔发布路由信息

    RIP规定一个路由器只向相邻路由器发布路由信息，而不像OSPF那样向整个域洪泛

7.对路由选择协议的一个要求是必须能够快速收敛，所谓“路由收敛”是指(C).

A.路由器能把分组发送到预定的目标

B.路由器处理分组的速度足够快

C.网络设备的路由表与网络拓扑结构保持一致

D.能把多个子网聚合成一个超网

    所谓收敛，是指当路由环境发生变化后，各路由器调整自己的路由表以适应网络拓扑结构的变化，最终达到稳定状态（路由表与网络拓扑状态保持一致）。收敛越快，路由器就能越快适应网络拓扑结构的变化。

8.【2010统考真题】某自治系统内采用RP,若该自治系统内的路由器R1收到其邻居路由器R2的距离向量，距离向量中包含信忠<net1,16>,则能得出的结论是（D)。

A.R2可以经过R1到达net1,跳数为17

B.R2可以到达net1,跳数为16

C.R1可以经过R2到达net1,跳数为17

D.R1不能经过R2到达net1

    R1在收到信息并更新路由表后，若需要经过R2到达net1,则其跳数为17，由于距离为16表示不可达，因此R1不能经过R2到达net1,R2也不可能到达net1。B、C错误，D正确。而题目中并未给出R1向R2发送的信息，因此A也不正确。

9.下列关于RP和OSPF协议的叙述中，错误的是(A)，

A.RIP和OSPF协议都是网络层协议

B.在进行路由信息交换时，RIP中的路由器仅向自己相邻的路由器发送信息，OSPF协议中的路由器向本自治系统中的所有路由器发送信息

C.在进行路由信息交换时，RIP中的路由器发送的信息是整个路由表，OSPF协议中的路由器发送的信息只是路由表的一部分

D.RIP的路由器不知道全网的拓扑结构，OSPF协议的任何一个路由器都知道自己所在区域的拓扑结构

    RIP是应用层协议，它使用UDP传送数据，OSPF才是网络层协议。A错误。

10.OSPF协议使用(A)分组来保持与其邻居的连接。

A.Hello

B.Keepalive

C.SPF（最短路径优先）

D.LSU(链路状态更新)

    此题属于记忆性题目，OSP℉协议使用Hllo分组来保持与其邻居的连接。

11.以下关于OSPF协议的描述中，最准确的是（A)。

A.OSPF协议根据链路状态法计算最佳路由

B.OSPF协议是用于自治系统之间的外部网关协议

C.OSPF协议不能根据网络通信情况动态地改变路由

D.OSPF协议只适用于小型网络

    OSPF协议是一种用于自治系统内的路由协议，B错误。它是一种基于链路状态路由选择算法的协议，能适用大型全周P网络的扩展，支持可变长子网掩码，所以OSPF协议可用于管理一个受限地址域的中大型网络，D错误。OSPF协议维护一张它所连接的所有链路状态信息的邻居表和拓扑数据库，使用组播链路状态更新(Link State Update,LSU)报文实现路由更新，并且只有当网络已经发生变化时才传送LSU报文，C错误。OSPF协议不传送整个路由表，而传送受影响的路由更新报文。

12.以下关于OSPF协议特征的描述中，错误的是(D).

A.OSPF协议将一个自治域划分成若干域，有一种特殊的城称为主干区域

B.域之间通过区域边界路由器互联

C.在自治系统中有4类路由器：区城内部路由器、主干路由器、区城边界路由器和自治域边界路由器

D.主千路由器不能兼作区域边界路由器

    主干区域中，用于连接主干区域和其他下层区域的路由器称为区域边界路由器。只要是在主干区域中的路由器，就都称为主千路由器，因此主干路由器可以兼作区域边界路由器。

13.BGP交换的网络可达性信息是(A)。

A.到达某个网络所经过的路径

B.到达某个网络的下一跳路由器

C.到达某个网络的链路状态摘要信息

D.到达某个网络的最短距离及下一跳路由器

    由于BGP仅力求寻找一条能够到达目的网络且较好的路由（不能兜圈子），而并非寻找一条最佳路由，因此D选项错误。BGP交换的路由信息是到达某个目的网络所要经过的各个自治系统序列而不仅仅是下一跳，·因此A正确。

14.RIP、OSPF协议、BGP的路由选择过程分别使用(D).

A.路径向量协议、链路状态协议、距离向量协议

B.距离向量协议、路径向量协议、链路状态协议

C.路径向量协议、距离向量协议、链路状态协议

D.距离向量协议、链路状态协议、路径向量协议

    RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，它使用跳数来度量距离。IP选择的路径不一定是时间最短的，但一定是具有最小距离（最少跳数）的路径。
    OSPF协议使用分布式的链路状态协议，通过与相邻路由器频繁交流链路状态信息，来建立全网的拓扑结构图，然后使用Dijkstra算法计算从自己到各目的网络的最优路径。
    由于BGP仅力求寻找条能够到达目的网络且较好的路由（不能兜圈子），而并非寻找一条最佳路由，因此它采用的是路径向量路由选择协议。在BGP中，每个自治系统选出一个BGP发言人，这些发言人通过相互交换自己的路径向量（即网络可达性信息）后，就可找出到达各自治系统的较好路由。

15.【2017统考真题】直接封装RIP、OSPF、BGP报文的协议分别是（D)。

A.TCP、UDP、IP

B.TCP、IP、UDP

C.UDP、TCP、IP

D.UDP、IP、TCP

    RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，它通过广播UDP报文来交换路由信息。OSPF是一个内部网关协议，要交换的信息量较大，应使报文的长度尽量短，所以不使用传输层协议（如UDP或TCP),而直接采用IP。BGP是一个外部网关协议，在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂，需要保证可靠传输，所以采用TCP。因此，选D。

简答

1.RIP使用UDP,OSPF使用IP,而BGP使用TCP。这样做有何优，点？为什么RIP周期性地和邻站交换路由信息而BGP却不这样做？

    RIP处于UDP的上层，RIP所接收的路由信息都封装在UDP的数据报中：OSPF的位置位于网络层，由于要交换的信息量较大，因此应使报文的长度尽盘短，因此采用IP;BGP要在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂，需要保证可靠的传输，所以选择TCP。
    内部网关协议主要设法使数据报在一个自治系统中尽可能有效地从源站传送到目的站，在一个自治系统内部并不需要考虑其他方面的策略，然而BGP使用的环境却不同。主要有以下三个原因：第一，因特网规模太大，使得自治系统之间的路由选择非常困难；第二，对于自治系统之间的路由选择，要寻找最佳路由是不现实的；第三，自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略。由于上述情况，BGP只能力求寻找一条能够到达目的网络且较好的路由，而并非寻找一条最佳路由，所以BGP不需要像RIP那样周期性地和邻站交换路由信息。

十二.IP组播

1.IP数据报的三种传输方式

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2.IP数据报的三种传输方式

2.1单播

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在发送者和每一接收者之间需要单独的数据信道。

2.2多播

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3.IP组播地址

IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备。属于多播组的设备将被分配一个组播组P地址（一群共同需求主机的相同标识)。 组播地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255(D类地址)，一个D类地址表示一个组播组。只能用作分组的目标地址。源地址总是为单播地址。

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4.硬件组播

同单播地址一样，组播IP地址也需要相应的组播MAC地址在本地网络中实际传送帧。组播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头，余下的6个十六进制位是根据IP组播组地址的最后23位转换得到的。

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5.GMP协议与组播路由选择协议

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5.1网际组管理协议IGMP

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5.2网际组管理协议IGMP

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5.3IGMP工作的两个阶段

ROUND 1: 某主机要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个GMP报文，声明自己要称为该组的成员。

本地组播路由器收到1GMP报文后，要利用组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器。

ROUND 2: 本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。

只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组是活跃的；如果经过几次探询后没有一个主机响应，组播路由器就认为本网络上的没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由。

组播路由器知道的成员关系只是所连接的局域网中有无组播组的成员。

5.4组播路由选择协议

组播路由选择协议目的是找出以源主机为根节点的组播转发树。

组播路由协议目的是找出以源主机为根节点的组播转发树。 构造树可以避免在路由器之间兜圈子。 对不同的多播组对应于不同的多播转发树：同一个多播组，对不同的源点也会有不同的多播转发树。

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习题

选择

1.以下关于组播概念的描述中，错误的是（D). A.在单播路由选择中，路由器只能从它的一个接口转发收到的分组 B.在组播路由选择中，路由器可以从它的多个接口转发收到的分组 C.用多个单播仿真一个组播时需要更多的带宽 D.用多个单播仿真一个组播时时延基本上是相同的

    多个单播可以仿真组播，但是一个组播所需要的带宽要小于多个单播带宽之和：用多个单播仿真一个组播时，路由器的时延将很大，而处理一个组播分组的时延是很小的。

2.在设计组播路由时，为了避免路由环路，()。

A.采用了水平分割技术

B.构造组播转发树

C.采用了IGMP

D.通过生存时间(TTL)字段

    由于树具有不存在环路的特性，因此构造一个组播转发树，通过该转发树既能将主播分组传送到组内的每台主机，又能避免环路。水平分割用于避免距离-向避路由算法中的无穷计数问题。TTL字段用于防止IP分组由于环路而在网络中无限循环。

3.以太网组播P地址224.215.145.230应该映射到的组播MAC地址是（A)。

A.01-00-5E-57-91-E6

B.01-00-5E-D7-91-E6

C.01-00-5E-5B-91-E6

D.01-00-5E-55-91-E6

    以太网组播地址块的范围是01-00-5E-00-00-00~01-00-5E-7F-FF-FF，而且在每个地址中，只有后23位可用组播。这样，只能和D类IP地址中的后23位有一一对应关系。D类IP地址可供分配的有28位，可见这28位中的前5位不能用来构成以太网硬件地址。215的二进制为11010111，其中，在映射过程中最高位为0，因此215.145.230的二进制为01010111.10010001.11100110，对应的十六进制数是57-91-E6。

4.下列地址中，（B)是组播地址。

A.10.255.255.255

B.228.47.32.45

C.192.32.44.59

D.172.16.255.255

    组播地址使用点分十进制表示的范围是224.0.0.0~239.255.255.255，这4个选项中，只有选项B在这个区间内。

简答

1.因特网的组播是怎样实现的？为什么因特网上的组播比以太网上的组播复杂得多？

    因特网的组播是靠路由器来实现的，这些路由器必须增加一些能够识别组播的软件。能够运行组播协议的路由器可以是一个单独的路由器，也可以是运行组播软件的普通路由器。因特网上的组播比以太网上的组播复杂得多，因为以太网本身支持广播和组播，而因特网上当前的路由器和许多物理网络都不支持广播和组播。

十三.移动IP

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1.概念

移动IP技术是移动结点（计算机/服务器等）以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于网络P的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。

移动结点具有永久P地址的移动设备。
归属代理（本地代理）一个移动结点的永久“居所”称为归属网络，在归属网络中代表移动节点执行移动管理功能的实体叫做归属代理。
永久地址（归属地址/主地址）移动站点在归属网络中的原始地址。
外部代理（外地代理）在外部网络中帮助移动节点完成移动管理功能的实体称为外部代理。
转交地址（辅地址）可以是外部代理的地址或动态配置的一个地址。

2.移动IP通信过程

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习题:

1.以下关于移动IP基本工作原理的描述中，错误的是(C)。

A.移动IP的基本工作过程可以分为代理发现、注册、分组路由与注销4个阶段

B.结点在使用移动P进行通信时，归属代理和外部代理之间需要建立一条隧道

C.移动结点到达新的网络后，通过注册过程把自己新的可达信息通知外部代理

D.移动IP的分组路由可以分为单播、广播与组播

    选项C把移动结点新的可达信息（转交地址）通知归属代理。这样，归属代理就可将发往移动结点的分组通过隧道转到转交地址（外部代理），再由外部代理交付给移动结点。

2.一台主机移动到了另一个LAN中，如果一个分组到达了它原来所在的LAN中，那么分组会被转发给（A)。

A.移动IP的本地代理

B.移动IP的外部代理

C.主机

D.丢弃

    当一个分组到达用户的本地LAN时，它被转发给某一台与本地LAN相连的路由器。该路由器寻找目的主机，这时本地代理响应该请求，将这些分组封装到一些新IP分组的载荷，并将新分组发送给外部代理，外部代理将原分组解出来后，移交给移动后的主机。

3.移动IP为移动主机设置了两个IP地址：主地址和辅地址(C)。

A.这两个地址都是固定的

B.这两个地址随主机的移动而动态改变

C.主地址固定，辅地址动态改变

D.主地址动态改变，辅地址固定

    移动主机在原始本地网时，获得的是主地址，当它移动到一个外地网络中时，需获得一个新的临时辅地址，主地址保持不变；当它移动到另一个外地网络或返回本地网络时，辅地址改变或撤销，而主地址仍然保持不变。选项C正确。

4.如果一台主机的P地址为160.80.40.20/16，那么当它移动到了另一个不属于160.80/16子网的网络中时，它将(B)。

A.可以直接接收和直接发送分组，没有任何影响

B.既不可以直接接收分组，也不可以直接发送分组

C.不可以直接发送分组，但可以直接接收分组

D.可以直接发送分组，但不可以直接接收分组

    因为所有路由器都是按照子网来安排路由器的，因此所有发往主机160.80.40.20/16的分组都会被发送到160.80/16子网中，当主机离开了这个子网时，自然就不能直接接收和直接发送分组，但可以通过转交地址来间接接收和发送分组。

十四.网络层设备

1.路由器

路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。

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2.三层设备的区别

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3.路由表与路由转发

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习题:

1.【2010统考真题】下列网络设备中，能够抑制广播风暴的是（D).

Ⅰ.中继器

Ⅱ集线器

Ⅲ网桥

Ⅳ.路由器

A.仅Ⅰ和Ⅱ

B.仅Ⅲ

C.仅Ⅲ和Ⅳ

D.仅Ⅳ

    中继器和集线器工作在物理层，既不隔离冲突域也不隔离广播域。为了解决冲突域的问题，人们利用网桥和交换机来分隔互联网的各个网段中的通信量，建立多个分离的冲突域，但当网桥和交换机接收到一个未知转发信息的数据帧时，为了保证该帧能被目的结点正确接收，将该帧从所有的端口广播出去，可以看出网桥和交换机的冲突域等于端口个数，广播域为1。路由器工作在网络层，既隔离冲突域，又隔离广播域。

2.要控制网络上的广播风暴，可以采用的方法是（B)。

A.用网桥将网络分段

B.用路由器将网络分段

C.将网络转接成10Base-T

D.用网络分析仪跟踪正在发送广播信息的计算机

    网桥和交换机是第二层设备，能够分割冲突域，但不能分割广播域（或冲突域)。路由器是第三层设备，不转发全网广播（目的地255.255.255.255)，因此可以分割广播域。

3.一个局域网与在远处的另一个局域网互联，则需要用到（C)。

A.物理通信介质和集线器

B.网间连接器和集线器

C.路由器和广城网技术

D.广域网技术

    局域网的互联需要路由器作为连接设备，同时是远程的局域网，因此要用到广域网技术。

4.路由器主要实现（C)的功能。

A.数据链路层、网络层与应用层

B.网络层与传输层

C.物理层、数据链路层与网络层

D.物理层与网络层

    路由器是网络层设备，所以它也必须要处理网络层以下的功能，即物理层和数据链路层。而传输层和应用层是网络层之上的，它们使用网络层的接口，路由器不实现它们的功能。

5.关于路由器的下列说法中，正确的是（C)。

A.路由器处理的信息量比交换机少，因而转发速度比交换机快

B.对于同一目标，路由器只提供延迟最小的最佳路由号号研发条

C.通常的路由器可以支持多种网络层协议，并提供不同协议之间的分组转发

D.路由器不但能够根据P地址进行转发，而且可以根据物理地址进行转发

    路由器是第三层设备，要处理的内容比第二层设备交换机更多，因而转发速度比交换机慢，选项A错误。虽然一些路由协议可以将延迟等作为参数进行路由选择，但路由协议使用得最多的参数是传输距离，选项B错误。路由器只能根据IP地址进行转发，选项D错误。

6.一个路由器的路由表通常包含（C)。

A.需要包含到达所有主机的完整路径信息

B.需要包含所有到达目的网络的完整路径信息

C.需要包含到达目的网络的下一跳路径信息

D.需要包含到达所有主机的下一跳路径信息

    路由表中包含到目的网络的下一跳路径信息。由路由表表项的组成也不难得出正确答案为选项C。路由表也不可能包含到达所有主机的下一条信息，否则路由转发将是不可想象的。

7.决定路由器转发表中的值的算法是(C).

A.指数回退算法

B.分组调度算法

C.路由算法

D.拥塞控制算法

    由于转发表是根据路由表生成的，而路由表又是由路由算法得到的，因此路由算法决定了转发表中的值。

8.路由器中计算路由信息的是(D)。

A.输入队列

B.输出队列

C.交换结构

D.路由选择处理机

    路由选择处理机的任务是根据所选定的路由选择协议构造路由表，同时经常或定期地与相邻路由器交换路由信息而不断地更新和维护路由表。

9.路由表的分组转发部分由(D)组成.

A.交换结构

B.输入端口

C.输出端口

D.以上都是

    分组转发部分包括3部分：①交换结构，根据转发表对分组进行处理，将某个输入端口进入的分组从一个合适的输出端口转发出去。②输入端口，包括物理层、数据链路层和网络层的处理模块。③输出端口，负贵从交换结构接收分组，再将其发送到路由器外面的线路上。

10.路由器的路由选择部分包括(D).

A.路由选择处理机

B.路由选择协议

C.路由表

D.以上都是

    路由器的路由选择部分包括3部分：①路由选择处理机，它根据所选定的路由选择协议构造路由表，同时和相邻路由器交换路由信息。②路由选择协议，用来更新路由表的算法。③路由表，它是根据路由算法得出的，一般包括从目的网络到下一跳的映射。

11.在下列网络设备中，传输延迟时间最大的是(C)。

A.局域网交换机

B.网桥

C.路由器

D.集线器

    由于路由器是网络层设备，在路由器上实现了物理层、数据链路层和网络层的功能，因此路由器的传输延迟时间最长。

12.在路由表中设置一条默认路由，则其目的地址和子网掩码应分别置为(C)。

A.192.168.1.1、255.255.255.0

B.127.0.0.0、255.0.0.0

C.0.0.0.0、0.0.0.0

D.0.0.0.0、255.255.255.255

    路由表中默认路由的目的地址和子网掩码都是0.0.0.0。

13.【2012统考真题】下列关于P路由器功能的描述中，正确的是(C)。 Ⅰ.运行路由协议，设备路由表 Ⅱ.监测到拥塞时，合理丢弃IP分组 Ⅲ.对收到的IP分组头进行差错校验，确保传输的IP分组不丢失 Ⅳ.根据收到的IP分组的目的IP地址，将其转发到合适的输出线路

A.仅Ⅰ、Ⅳ

B.仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

C.仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ

D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

    Ⅰ和Ⅳ显然是IP路由器的功能。对于Ⅱ，当路由器监测到拥塞时，可合理丢弃IP分组，并向发出该IP分组的源主机发送一个源点抑制的ICMP报文。对于Ⅲ，路由器对收到的IP分组首部进行差错检验，丢弃有差错首部的报文，但不保证IP分组不丢失。

简答

1.试简述路由器的路由功能和转发功能。

    转发即当一个分组到达时所采取的动作。在路由器中，每个分组到达时对它进行处理，它在路由表中查找分组所对应的输出线路。通过查得的结果，将分组发送到正确的线路上。
    路由算法是网络层软件的一部分，它负贵确定一个进来的分组应该被传送到哪条输出线路上。路由算法负责填充和更新路由表，转发功能则根据路由表的内容来确定当每个分组到来时应该采取什么动作（如从哪个端口转发出去)。

Ch4.疑难总结

1.“尽最大努力交付”有哪些含义？

1)不保证源主机发送的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)不保证源主机发送的IP数据报不会重复交付给目的主机。
5)不故意丢弃IP数据报。丢弃IP数据报的情况是：路由器检测出首部校验和有错误；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。
    但要注意，IP数据报的首部中有一个“首部校验和”。当它检验出IP数据报的首部出现了差错时，就丢弃该数据报。因此，凡交付给目的主机的IP数据报都是IP首部没有差错的或没有检测出差错的。也就是说，在传输过程中，出现差错的IP数据报都被丢弃了。
    现在因特网上绝大多数的通信量都属于“尽最大努力交付”。如果数据必须可靠地交付给目的地，那么使用IP的高层软件必须负责解决这一问题。

2.“IP网关”和“IP路由器”是否为同义语？“互连网”和“互联网”有没有区别？

    当初发明TCP/IP的研究人员使用IP Gateway作为网际互联的设备，可以认为“IP网关”和“IP路由器”是同义词。
    “互连网”和“互联网”都是推荐名，都可以使用，不过建议优先使用“互联网”。

3.在一个互联网中，能否用一个很大的交换机（switch)来代替互联网中很多的路由器？

    不行。交换机和路由器的功能是不相同的。
    交换机可在单个网络中与若干计算机相连，并且可以将一台计算机发送过来的帧转发给另一台计算机。从这一点上看，交换机具有集线器的转发帧的功能，但交换机比集线器的功能强很多。
    在同一时间，集线器只允许一台计算机发送数据。路由器连接两个或多个同构的或异构的网络，在网络之间转发分组（即P数据报）。
    因此，如果许多相同类型的网络互联时，那么用一个很大的交换机（如果能够找其他计算机进行通信，交换机允许找得到)代替原来的一些路由器是可行的。但若这些互联的网络是异构的网络，那么就必须使用路由器来进行互联。

4.网络前缎是指网络号字段（net-id)中前面的几个类别位还是指整个的网络号字段？

    是指整个的网络号字段，包括最前面的几个类别位在内。网络前缀常常简称为前级。例如一个B类地址1010000 00000000 00000000 00010000，其类别位就是最前面的两位：10，而网络前缀就是前16位：10100000 00000000。

5.IP有分片的功能，但广域网中的分组则不必分片，这是为什么？

    IP数据报可能要经过许多个网络，而源结点事先并不道数据报后面要经过的这些网络所能通过的分组的最大长度是多少。等到P数据报转发到某个网络时，中间结点可能才发现数据报太长了，因此在这时就必须进行分片。
    但广域网能够通过的分组的最大长度是该广域网中所有结点都事先知道的，源结点不可能发送网络不支持的过长分组。因此广域网没有必要将已经发送出的分组再进行分片。

6.数据链路层广播和IP广播有何区别？

    数据链路层广播是用数据链路层协议（第二层）在一个以太网上实现的对该局域网上的所有主机进行广播MAC帧，而IP广播则是用IP通过因特网实现的对一个网络（即目的网络）上的所有主机进行广播IP数据报。

7.主机在接收一个广播帧或组播颅时，其CPU所要做的事情有何区别？

    在接收广播帧时，主机通过其适配器[即网络接口卡(NIC)]接收每个广播帧，然后将其传递给操作系统。CPU执行协议软件，并界定是否接收和处理该帧。在接收组播帧时，CPU要对适配器进行配置，而适配器根据特定的组播地址表来接收帧。凡与此组播地址表不匹配的帧都将被NIC丢弃。因此在组播的情况下，是适配器NIC而不是CPU决定是否接收一个帧。

8.假定在一个局域网中计算机A发送ARP请求分组，希望找出计算机B的硬件地址。这时局域网上的所有计算机都能收到这个广播发送的ARP请求分组。试问这时由哪个计算机使用ARP响应分组将计算机B的硬件地址告诉计算机A？

    这要区分两种情况。第一，如果计算机B和计算机A都连接在同一个局域网上，那么就是计算机B发送ARP响应分组。第二，如果计算机B和计算机A不连接在同一个局域网上，那么就必须由一个连接计算机A所在局域网的路由器来转发ARP请求分组。这时，该路由器向计算机A发送ARP回答分组，给出自己的硬件地址。

9.路由器实现了物理层、数据链路层、网络层，这句话的含义是什么？

    第1章中提到了网络中的两个通信结点利用协议栈进行通信的过程。发送方一层一层地把数据“包装”，接收方一层一层地把“包装”拆开，最后上交给用户。路由器实现了物理层，数据链路层和网络层的含义是指路由器有能力对这三层协议的控制信息进行识别、分析以及转换，直观的理解是路由器有能力对数据“包装”这三层协议或者“拆开”这三层协议。自然，路由器就
有能力互联这三层协议不同的两个网络。
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