摘要：本文简述了NP的出现背景，通过对NP硬件架构和数据转发流程的简单描述，阐明NP模块“高性能”和“多业务”这两个关键特性。并以华为公司NE20E(20)系列产品为例说明NP的实际应用领域和应用前景。
关键词：NP 网络处理器微引擎汇聚层路由器NE20
1 汇聚层路由器的需要
按照经典IP网络结构划分，一个网络往往包括核心骨干层、边缘汇聚层和接入层，各个层面的设备都会有明显不同的技术要求。
图一：IP网络层次示意图
用户对核心层设备的要求是大容量、线速性能、高可靠性安全性和具有实效的QOS技术；汇聚层设备则需要高性能、多业务支持能力；接入层设备关键是提供丰富的接口类型和完善的协议转换机制以及用户区分技术。
对于汇聚层路由器来说，高性能应该是至少2个GE端口的线速转发能力（一个上行一个下行），而多业务是指能支持MPLS、NAT、QOS甚至是Ipv6等各种协议应用，尤其是要能快速支持新的网络协议和应用。
汇聚层路由器从诞生到现在经历了近20年时间，经历了几个重要的发展阶段：
?单CPU内核，集中式转发；
?分布式CPU，分布式转发；
?CPU+ASIC，分布式转发；
?NP+CPU+ASIC，分布式转发。
那么，路由器核心器件不断更新的动力是什么呢？
技术的发展最终动力来自业务的需求，路由器的发展无疑也是符合这一原则的。
这里的业务不仅是狭义的数据、语音、视频的应用，而是广义上的各种网络应用，例如QOS、VPN、ACL、NAT、IPv6等等。每一种新的网络技术或者协议其实都代表着一种新的业务，而每一种新的硬件架构的出现其实代表着整个网络业务在发生巨大变化。协议的更新与业务的关系和硬件架构的更新与业务的关系异曲同工。
业务类型的丰富导致了分布式转发架构的出现，业务流量的激增开辟了ASIC的广泛市场，而高速业务的类型不断增多、多业务的融合最终促使NP的应用。分布式CPU模式虽然分担了不同流向的数据包，但是性能无法保障；ASIC芯片保障了性能，但是它2－3年的更新周期无法适应日新月异的业务变化，所以需要一种面向数据分组处理的、具有体系结构特征和/或特定电路的、软件可编程器件，这就是NP，网络处理器。
在汇聚路由器发展的过程中，NP的出现无疑是最引人注目的，也是目前汇聚层路由器
硬件设计首选的核心芯片。它是目前三网融合、电信IP网、以太城域网等网络发展方向上的一个关键硬件技术，因为它具有汇聚层路由器最需要的一些关键特性。
2 NP的关键特性
图二：NP体系架构示意图
NP模块要高效工作，是需要一个整体系统地支撑，这个系统一般包括通用处理模块、微引擎、外存接口、高速外存接口、片内缓存、数据总线接口和PCI接口等部分。另外，一些NP还有专门的总线接口用于多个同样的NP的扩展，这些通过专门总线扩展的多个NP系统具有比单个NP强大得多的处理能力。
图三：微引擎内部结构示意图
高性能
NP模块通过先进的系统架构和微引擎设计两个层面来保障高性能。
系统架构方面主要有以下几个方面的关键特性：
（1）数据转发和控制管理相分离
以CPU为内核的路由设备，主CPU在控制数据转发的同时，往往还需要负责路由表的维护、整个系统的监控、对数据做深层处理等复杂操作，所以很容易超负荷直至死机。而NP架构下，数据转发由微引擎完成，其它功能则交给内置或外挂的通用处理器（如图一中的Xscale处理器），实现数据转发和控制管理完全分离，有效保障了数据转发的线速性。
（2）两种软件架构——串行与并行
多个微引擎之间可采用串行和并行两种软件架构。串行架构是纵向的使用方式，同一时刻微引擎分别在执行不同的任务，形成处理流水线；并行架构是一种横向的使用方式，即将任务划分成几部分，所有的微引擎执行相同的一部分任务，该部分完成以后再共同去完成另一部分任务。
串行处理中，由于共享资源都在同一个微引擎上，可以采用本地缓存等比较快的同步机制，线程之间同步和数据共享效率高；缺点是循环数限制严重，需要充分发挥线程利用率，不宜有过多I/O和线程切换，适合处理逻辑比较固定、需要共享数据的处理，如接收/发送/QOS等。而对于并行架构，报文可以有长的执行路径，处理和内部资源丰富；但是，多个微引擎之间，同步/顺序保证需要比较复杂的机制，没有快速的共享数据方式，适合特性有较多扩展可能、各流程处理相关性不大/相对独立的应用，如数据转发。
实际路由器设计时，往往综合使用这两种架构。即将多个微引擎分成几个组，每个组负责一种功能，比如接收发送、QOS处理、转发控制；每个组中的各个微引擎则采用并行的工作模式，协同工作，提高处理速度。
这一点和传统的CPU、ASIC模式都很不一样，这种模式在保障高性能的同时，极大提高整个系统设计的灵活性。针对不同业务特点，可以有不同的微引擎处理组合，对快速适应不同业务特性是一个巨大贡献。
（3）I/O优化
微引擎I/O操作主要是对内外部存储器的访问。所以NP模块I/O优化包括优化的内存管理和硬件多线程技术两个方面。
在一般的多处理器系统中,内存操作往往是系统开销的一大瓶颈。而NP通常要对分组进行存储和复制等处理,需要执行大量的存储器操作。NP为了优化这一操作往往引入经过优化的存储器接口和一些DMA单元,以提高存储器的操作效率；另外对DRAM和SRAM的读写可以采用优先访问机制以提高效率。NP模块数据转发流程一般来说，接受模块的微引擎从RBUF取得报文，复制到DRAM，同时读取报文头获得报文处理所需要的关键数据，作为包头描述符（packet descriptor metadata）写入SRAM，通过一个简单的地址映射，使包头信息与DRAM中的包数据关联。在后续的包文处理中，可以尽量减少对DRAM中的访问。
如，一个路由器的方案中，需要修改的包数据包括二层帧头、IP头的TTL/校验和等，如果每一次数据的修改都在DRAM中进行，无疑是非常低效的（因为DRAM读写时延要远远大于图一中所示的SRAM、Scratch 和图二中所示的Local Memory）。通常的做法是维持一个全局的数据结构，存放在Local Memory、Scratch 或者寄存器中，在发送之前一起写入DRAM包数据中。I/O带宽优化是一个综合的权衡。
为了进一步提高处理器的利用率, NP引入硬件多线程技术,并且线程间的切换开销为0；线程切换最常见的是当一个线程执行到读写缓存需要较大时延时，为了提高系统吞吐量而主动挂起当前线程。
NP模块在微引擎设计方面有以下的关键特性：
?指令操作
微引擎提供微码编程，包括C语言子集和专用汇编指令两种编程语言。微码不需要OS的支撑，编译连接后的代码通过特定的指令写入各个微引擎的控制存储器，微引擎启动后直接运行控制存储器的代码。这种指令操作模式大大提高了效率，而且采用RISC 技术，结合多级流水线技术，大部分指令在一个时钟周期完成。
?本地存储器
微引擎包含了本地存储器（图二中所示的Local Memory），可以被微引擎内部的全部硬件线程访问，在线程间共享数据。同时由于本地存储器访问延迟较小，使用本地存储器对访问数据可以明显提高系统性能。
这些技术的使用大大提高了NP的性能，从而带来整个设备的高性能。尤其是控制与转发分离、线速转发等特性，保证了在巨大突发数据流量、病毒泛滥、黑客攻击等恶劣条件下，NP数据转发能永不崩溃的特性，哪怕主CPU已经停止工作，NP依然能坚强地转发2－7层数据报文！为运营商、企业网用户争取了宝贵的网络恢复时间。
多业务
NP中所有微引擎的任务由预先根据需求编写好的任务模块组成，并且可以在运行过程中动态加载新的任务模块，具有极大的灵活性，可以满足大部分应用业务；另外，支持DifferServ（区分服务），基于L2-L4进行流分类、流标记、流量整形、队列管理（Tail Drop、RED、WRED）以及多种队列调度算法（FIFO、PQ、WFQ等）。
以Intel的IXP系列NP模块为例，每个ME中有一个控制存储器（图二中的Control Store）用来存放微引擎上需要执行的代码，一个微引擎可以存放4096条40bit长度的指令（IXP2800为8192条）。实际业务根据功能复杂度和具体NP模块不同、指令编译算法不同，所需指令也有所区别。以Intel为例吧，一般实现某种特定功能模块的业务(如MPLS)大约需要200-500条指令。
由此可见，单个微引擎就可以实现多种业务。而如前文所说，微引擎之间可以串行工作，这样就可以实现更多的业务功能，另外，微引擎并行工作可以满足更复杂业务条件下数据的线速转发。
NP灵活的可编程特性以及专为IP业务定制的专用部件，使其可以实现比普通路由、交换更为复杂的业务处理。在城域网、骨干网优化升级的过程中需要支持MPLS，在向Ipv6过渡的过程中，需要Ipv6的IP转发设备以及高性能的V4/V6互通网关，NP很好的满足了这些要求。在不需要更换硬件设备的情况下通过代码的升级即可实现新的业务，极大的节省了网络升级费用；以NP构建的路由器具有比普通路由器的ACL 功能强大得多的“硬件ACL功能”，其性能、端口密度又远远超过传统的CPU内核路由器；NP还可以根据应用层协议实现负载均衡，用作服务器群的前端流量均衡处理；除此之外，通过对NP的编程，可以实现网络安全监控、电信业务分析、内容过滤等业务，帮助运营商更好的监控、管理网络。
这些丰富的功能扩展一方面使汇聚层路由器更好的完成本职工作，同时极大扩展了汇聚层路由器的使用范围。更宽泛的说法是，NP灵活的多业务特性使其不再局限于某一类设备或产品，而更广泛地代表了一种网络设计的技术理念。
3 华为公司NE20E(20)汇聚层系列路由器
华为公司是业界最早推出NP路由器的厂商之一，其中典型代表就是NetEngine 20E(20)系列汇聚层路由器。它采用集中式NP+分布式CPU的体系架构，具有多业务、高稳定、性能卓越、高性价比的优势。
借助于NP模块和华为公司优秀的VRP软件平台，NE20E(20)系列路由器具备了完善了QOS、MPLS、IPv6功能，并且在同类产品中性能十分卓越，能实现至少3个GE端口的线速转发，这在汇聚层路由器中并不多见。
“今天的核心就是明天的边缘”，今天看来NP 是汇聚层设备的首选。因为汇聚层设备最重要的作用就是实现各种业务，比如流分类、QOS等等。另外，目前也有一些路由器在接口板上采用了NP模块，即“分布式NP架构”。虽然在接口板上采用NP模块有很多明显的优点，但是否采用NP接口板必须根据设备的定位来综合考虑。也就是说，性价比更具有参考意义，而并非一味追求更高更快更强。所以我们在NE20系列设备的接口板上都是采用传统CPU方式来实现控制转发，一方面满足各种中低速接口的线速转发，另一方面保持卓越的性价比。
定位在企业网汇聚和运营商边缘的NE20E(20)设备以其卓越的表现，获得了用户的高度好评，目前已经在全球数十个国家的众多网络中获得了大规模的应用。
典型例题分析解答 一、填空题 1网络层/Network是OSI参考模型中的第三层介于运输/TmsPOEt/T层和数据链路层之间。 1.【解析】网络层在OSI参考模型中位于第三层,它的主要功能是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括路由选择、阻塞控制和网际互连等。 【答案】网络层/Network、运输/TmsPOEt/T 2.在虚电路操作方式中,为了进行数据传输,网络的源节点和目的节点之间要建立一条逻辑电路,称之为____。 2.【解析】虚电路不是专用的,每个节点到其它任一节点之间可能有若干条虚电路支持特定的两个端系统之间的数据传输,两个端系统之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务,这些虚电路的实际路径可能相 同也可能不同。 【答案】虚电路 3.虚电路服务是OSI____层向运输层提供的一种可靠的数据传送服务,它确保所有分组按发送____到达目的地端系统。 3.【解析】在分组交换方式中,通信子网有虚电路和数据报两种操作方式,提供虚电路和数据报两种服务。虚电路操作方式中,为了进行数据传输,网络的源节点和目的节点之间要建立一条逻辑通路,称之为虚电路。虚电路服务是网络层向运输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式。【答案】网络、顺序 4.在数据报服务方式中,网络节点要为每个____选择路由,在____服务方式中,网络节点只在连接建立时选择路由。 4.【解析】在数据报操作方式中,每个分组被称为一个数据报,每个数据报自身携带地址信息,若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块.数据报服务是指端系统的网络层同网络节点中的网络层之间,一致地 按照数据报操作方式交换数据。 虚电路服务是面向连接的服务,数据报服务是无连接的服务。 【答案】分组/数据报、虚电路
路由器的工作原理 路由器的是实现网络互连，在不同网络之间转发数据单元的重要网络设备。路由器主要工作在OSI参考模型的第三层（网络层），路由器的主要任务就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。因此，当路由器接收到来自一个网络接口的数据包时，首先根据其中所含的目的地址查询路由表，决定转发路径（转发接口和下一跳地址），然后从ARP缓存中调出下一跳地址的MAC地址，将路由器自己的MAC 地址作为源MAC，下一跳地址的MAC作为目的MAC,封装成帧头，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）也开始减数,最后将数据发送至转发端口，按顺序等待，传送到输出链路上去。在这个过程中，路由器被认为了执行两个最重要的基本功能：路由功能与交换功能。 路由功能 路由功能是指路由器通过运行动态路由协议或其他方法来学习和维护网络拓扑结构，建立，查询和维护路由表。 路由表里则保存着路由器进行路由选择时所需的关键信息，包含了目的地址、目的地址的掩码、下一跳地址、转发端口、路由信息来源、路由优先级、度量值（metric）等。 路由信息可通过多种协议的学习而来，其来源方式可分为直连路由、静态路由、缺省路由和动态路由。一个路由器上可以同时运行多个不同的路由协议，每个路由协议都会根据自己的选路算法计算出到达目的网络的最佳路径，但是由于选路算法不同，不同的路由协议对某一个特定的目的网络可能选择的最佳路径不同。此时路由器根据路由优先级（决定了来自不同路由来源的路由信息的优先权）选择将具有最高路由优先级（数值最小）的路由协议计算出的最佳路径放置在路由表中，作为到达这个目的网络的转发路径。（优先级顺序：直连路由>静态路由>动态路由（OSPF>RIP）） 而对于一个特定的路由协议，可以发现到达目的网络的所有路径，根据选路
路由选择协议和配置的详细步骤 静态路由的配置： router(config)ip route +非直连网段+子网掩码+下一跳地址 router(config)#exit 动态路由按照是否在一个自治系统内使用又可以分为内部网关协议(igp)和外部网关协议(bgp)常见的内部网关协议有rip、ospf等，外部网关协议有bgp、bgp-4，这里主要说下内部网关路由选择协议：rip(routing information protocol)是一种距离矢量选择路由协议，由于它的简单、可靠、便于配置，所以使用比较广泛，但是由于它最多支持的跳数为15，16为不可达所以只适合小型的网络，而且它每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络广播风暴的重要原因之一。 rip的配置： router(config)#router rip router(config-router)#network network-number network_number为路由器的直连网段 由于rip的局限性，一种新的路由选择协议应运而生：igrp，igrp(interoor gateway routing protocol)igrp由于突破了15跳的限制，成为了当时大型cisco网络的首选协议 rip与igrp 的工作机制，均是从所有配置接口上定期发出路由更新。但是，
rip是以跳数为度量单位;igrp以多种因素来建立路由最佳路径;带宽(bandwidth)，延迟(delay)，可靠性(reliability)，负载(load)等因素但是它的缺点就是不支持vlsm和不连续的子网。 igrp的配置： router(config)#router igrp 100(100为自治系统号) router(config-router)#network network-number router(config-router)#exit 注意： 1)编号的有效范围为1-65535，编号用确定一组区域编号相同的路由器和接口; 2)不同的编号的路由器不参与路由更新。 eigrp(enhanced interoor gateway routing protocol)eigrp 是最典型的平衡混合路由选择协议，它融合了距离矢量和链路状态两种路由选择协议的优点，使用散射更新算法，可实现很高的路由性能。eigrp特点是采用不定期更新，即只在路由器改变计量标准或拓扑出现变化时发送部分更新路由。支持可变长子网掩码vslm，具有相同的自治系统号的eigrp和igrp之间，可无缝交换路由信息。eigrp的配置和igrp的大致相同： router(config)#router eigrp(100为自治系统号) router(config-router)#network network-number router(config-router)#exit ospf： ospf是一种链路状态路由选择协议所谓链路状态是指路由器接口的状态，如up，down，ip及网络类型等链路状态信息通过链
课程设计 题目：基于JA V A的路由选择网络层的协议开发
第1章绪论 1.1 路由选择的意义 路由(Route) 的概念出现于本世纪70 年代,当时的网络结构较简单,因此直至80 年代中期出现了大规模的网络结构后,路由技术才得到了广泛的应用。在ISO/ OSI 体系结构中,路由技术是第三层(网络层) 的功能,路由选择(Routing)是分组交换系统中的一个重要概念,是指在互联网络中选择将信包(Package) 从信源机(Source Host) 传往信宿机(Destination Host) 的传输路径的过程。实际的网络协议(如IP协议) ,其本身并不涉及具体的路由选择细节,它只说明路由选择的一般原理和规则,具体的路由选择是指路由表的建立与刷新机制,由一组独立的路由选择协议(RoutingProtocol) 描述。路由选择的过程是由路由算法来完成的,路由算法可以运行在网络主机上,也可运行在专用的路由设备上,如路由器是一种网络互联设备,其主要功能就是进行路由选择。 1.1.1 路由选择技术的组成 路由选择技术涉及两方面内容:最佳路径的选择及信包在网络上的传递。信包的传递也可称为交换(Switching) , 交换过程相对简单,而路径的选择过程比较复杂。 最佳路径选择 最佳路径依赖于不同的衡量标准,例如可使用路径长度作为衡量标准。在确定最佳路径的路由算法中,路由表(Routing Tables) 是一个重要的数据结构,其中包含了网络的路由信息,算法通过建立和维护路由表进行最佳路径的确定。路由算法根据算法要求在路由表中填写各种路由信息,其中最基本的是目标/ 驿站(Hop) 信息(见表1) 。这一组信息告诉路由器,在信包发往信宿机的过程中,最佳选择是将信息转发至下一驿站(Next Hop) 所代表的节点。当路由器接收到一个输入信息时,首先检查信包的目标地址,然后尝试找出与此目标地址相匹配的下一驿站,若匹配成功则进行信包转发,否则放弃该信包。除了目标/ 驿站信息外,根据不同的路由算法,路由表中还包含有其它内容,例如最佳路径的衡量标准等
1、网络层协议分析 1.A 数据包捕获分析部分 1.A.1、实验目的 1)、了解ICMP 协议报文类型及作用。 2）、理解IP协议报文类型和格式。 3）、分析ARP 协议的报文格式，理解ARP 协议的解析过程。 1.A.2、实验容介绍 1)、ICMP协议分析实验 执行ping 和tracert 命令，分别截获报文，分析截获的ICMP 报文类型和ICMP 报文格式，理解ICMP 协议的作用。 2)、IP协议分析实验 使用Ping 命令在两台计算机之间发送数据报，用Wireshark 截获数据报，分析IP 数据报的格式，理解IP V4 地址的编址方法，加深对IP 协议的理解。 3)、IP 数据报分片实验 我们已经从前边的实验中看到，IP 报文要交给数据链路层封装后才能发送。理想情况下，每个IP 报文正好能放在同一个物理帧中发送。但在实际应用中，每种网络技术所支持的最大帧长各不相同。例如：以太网的帧中最多可容纳1500 字节的数据，这个上限被称为物理网络的最大传输单元（MTU，MaxiumTransfer Unit）。 TCP/IP 协议在发送IP 数据报文时，一般选择一个合适的初始长度。当这个报文要从一个MTU 大的子网发送到一个MTU 小的网络时，IP 协议就把这个报文的数据部分分割成能被目的子网所容纳的较小数据分片，组成较小的报文发送。每个较小的报文被称为一个分片（Fragment）。每个分片都有一个IP 报文头，分片后的数据报的IP 报头和原始IP 报头除分片偏移、MF 标志位和校验字段不同外，其他都一样。 重组是分片的逆过程，分片只有到达目的主机时才进行重组。当目的主机收到IP 报文时，根据其片偏移和标志MF 位判断其是否一个分片。若MF 为0，片偏移为0，则表明它是一个完整的报文；否则，则表明它是一个分片。当一个报文的全部分片都到达目的主机时，IP 就根据报头中的标识符和片偏移将它们重新组成一个完整的报文交给上层协议处理。 4)、ARP协议分析实验 本次实验使用的Windows自带的Arp命令，提供了显示和修改地址解析协议所使用的地址映射表的功能。
网络层 1.网络层提供的两种服务 虚电路(VC):面向链接的，由网络确保提供可靠的服务。借鉴与电信网络。两个计算机通信前先建立链接。 数据报服务：网络层向上只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交付数据报服务。 网络层不提供服务质量承诺。 依据：计算机比电话机智能，有很强的差错处理能力。由于传输网络不提 供端到端的可靠服务，因此路由器可以设计的简单，价格低廉。 2.网际协议IP 网际协议IP是TCP/IP体系中最主要的协议之一。IP协议配套使用的有： ●地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol) ●逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol) ●网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol) ●网际组织管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol) ICMP和IGMP使用IP协议 IP协议使用ARP和RARP协议 IP协议实现网络互连，使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络 3.什么是虚拟互联网络(逻辑互联网络) 互连起来的物理网络的异构性本来是客观存在的，但利用IP协议可以使这些性能各异的网络在网络层看起来好像是一个统一的网络。 网络的异构性：由于用户需求不同，网络技术发展，导致网络体系中存在不同性能，不同网络协议的网络。(那么如何使这种存在差别的网络连接到一起，感觉像是一种网络没有障碍的通信——>使用相同的网际协议IP，构成一个虚拟互联的网络。比如我们通信的过程中，有段网络使用了卫星链路，有的使用了无限局域网，但是IP协议可以使信息在这些网络传输)。 用来连接异构网络的设备：路由器。 4.将网络互连起来要使用一些中间设备，根据中间设备所在层次不同分为： (1)物理层使用的中间设备转发器(repeater) (2)数据链路层使用的中间设备网桥或桥接器(bridge) (3)网络层使用的中间设备路由器(router) (4)网络层以上使用的中间设备网关(gateway) 转发器和网桥只是把网路扩大(因此，由转发器和网桥连接起来的若干个局域网仍属于一个网路，只能有一个网路号(主机号不同)) 路由器实现网络互连（路由器的每一个接口都有不同的网络号IP地址）
路由器的工作原理及性能 路由器是一种典型的网络层设备。它是两个局域网之间接帧传输数据，在O SI／RM之中被称之为中介系统，完成网络层中继或第三层中继的任务。路由器负责在两个局域网的网络层间接帧传输数据，转发帧时需要改变帧中的地址。它在OSI／RM中的位置如图1所示。 一、原理与作用 路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆、双绞线；远程路由器是用来连接远程传输介质，并要求相应的设备，如电话线要配调制解调器，无线要通过无线接收机、发射机。 一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相
关数据——路径表（Routing Table），供路由选择；时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。 1．静态路径表 由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。 2．动态路径表 动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 二、路由器的优缺点 1．优点 适用于大规模的网络； 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径； 能更好地处理多媒体； 安全性高； 隔离不需要的通信量； 节省局域网的频宽； 减少主机负担。 2．缺点 它不支持非路由协议； 安装复杂； 价格高。 三、路由器的功能 （1）在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的作用。 （2）选择最合理的路由，引导通信。为了实现这一功能，路由器要按照某种路由通信协议，查找路由表，路由表中列出整个互联网络中包含的各个节点，以及节点间的路径情况和与它们相联系的传输费用。如果到特定的节点有一条以上路径，则基于预先确定的准则选择最优（最经济）的路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能发生变化，因此路由情况的信息需要及时更新，这是由所使用的路由信息协议规定的定时更新或者按变化情况更新来完成。网络中的每个路由器按照这一规则动态地更新它所保持的路由表，以便保持有效的路由信息。 （3）路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包
在网络设备维护上，现在很多维护的资料上都讲到“路由策略”与“策略路由”这两个名词，但是有很多搞维护的技术人员对这两个名词理解的还不是很透彻，无法准确把握这两者之间的联系与区别。本文简单分析一下这两者之间的概念，并介绍一些事例，希望大家能从事例中得到更深的理解。 一、路由策略 路由策略，是路由发布和接收的策略。其实，选择路由协议本身也是一种路由策略，因为相同的网络结构，不同的路由协议因为实现的机制不同、开销计算规则不同、优先级定义不同等可能会产生不同的路由表，这些是最基本的。通常我们所说的路由策略指的是，在正常的路由协议之上，我们根据某种规则、通过改变某些参数或者设置某种控制方式来改变路由产生、发布、选择的结果，注意，改变的是结果（即路由表），规则并没有改变，而是应用这些规则。 下面给出一些事例来说明。 改变参数的例子：例如，A路由器和B路由器之间是双链路（分别为AB1和AB2）且带宽相同，运行是OSPF路由协议，但是两条链路的稳定性不一样，公司想设置AB1为主用电路，当主用电路（AB1）出现故障的时候才采用备用电路（AB2），如果采取默认设置，则两条电路为负载均衡，这时就可以采取分别设置AB1和AB2电路的COST（开销）值，将AB1电路的COST值改小或将AB2电路的COST值设大，OSPF会产生两条开销不一样的路由，COST（开销）越小路由代价越低，所以优先级越高，路由器会优先采用AB1的电路。还可以不改COST值，而将两条电路的带宽（BandWidth）设置为不一致，将AB1的带宽设置的比AB2的大，根据OSPF路由产生和发现规则，AB1的开销（COST）会比AB2低，路由器同样会优先采用AB1的电路。 改变控制方式的例子，基本就是使用路由过滤策略，通过路由策略对符合一点规则的路由进行一些操作，例如最普通操作的是拒绝（deny）和允许（Permit），其次是在允许的基础上调整这些路由的一些参数，例如COST值等等，通常使用的策略有ACL（Acess Control List访问控制列表）、ip-prefix、AS-PATH、route-policy等等。大部分的路由策略都和BGP协议配合使用中，属于路由接收和通告原则。 例如，上图中AS1不向AS2发布19.1.1.1/32这个网段，可以设置ACL列表，在RTB上设置(以华为的路由器为例)： [RTB]acl number 1 match-order auto [RTB-acl-basic-1]rule deny source 19.1.1.1 0 [RTB-acl-basic-1]rule permit source any [RTB]bgp 1 [RTB-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 2 [RTB-bgp] import-route ospf [RTB-bgp] peer 2.2.2.2 filter-policy 1 export 如果B向C发布了这条路由，但是C不想接收这条路由，则C可以设置： [RTC]acl number 1 match-order auto
备注：以下给出习题答案作为参考，对于部分习题，读者也可以思考给出更好的答案。 第一章 1. 讨论TCP/IP成功地得到推广和应用的原因 TCP/IP是最早出现的互联网协议，它的成功得益于顺应了社会的需求；DARPA采用开放策略推广TCP/IP，鼓励厂商、大学开发TCP/IP产品；TCP/IP与流行的UNIX系统结合是其成功的主要源泉；相对ISO的OSI模型，TCP/IP更加精简实用；TCP/IP技术来自于实践，并在实践中不断改进。 2. 讨论网络协议分层的优缺点 优点：简化问题，分而治之，有利于升级更新； 缺点：各层之间相互独立，都要对数据进行分别处理；每层处理完毕都要加一个头结构，增加了通信数据量。 3. 列出TCP/IP参考模型中各层间的接口数据单元（IDU） 应用层/传输层：应用层报文； 传输层/IP层：TCP报文段或UDP分组； IP层/网络接口层：IP数据报； 网络接口层/底层物理网络：帧。 4. TCP/IP在哪个协议层次上将不同的网络进行互联？ IP层。 5. 了解一些进行协议分析的辅助工具 可在互联网上搜索获取适用于不同操作系统工具，比如Sniffer Pro、Wireshark以及tcpdump等。利用这些工具，可以截获网络中的各种协议报文，并进一步分析协议的流程、报文格式等。 6. 麻省理工学院的David Clark是众多RFC的设计者，在论及TCP/IP标准的形成及效果时，曾经讲过这样一段话:”We reject kings, presidents and voting. We believe in rough consensus and running code.”你对他的观点有什么评价。 智者见智，我认为这就是“实践是检验真理的唯一标准”。 7. 你认为一个路由器最基本的功能应该包含哪些? 对于网桥、网关、路由器等设备的分界已经逐渐模糊。现代路由器通常具有不同类型的接口模块并具有模块可扩展性，由此可以连接不同的物理网络；路由表的维护、更新以及IP数据报的选路转发等，都是路由器的基本功能。此外，路由器厂商应为使用者提供管理功能。 第二章 1. 尝试用Modem拨入某个ISP，并根据你的操作分析PPP的流程 实验题，若有接入ISP的环境，可直接测试；否则，可参考习题4一起测试。 2. 分析PAP和CHAP的优缺点 PAP简单，但安全性差；CHAP相对安全，但开销较大，且需要通信双方首先共享密钥。 3. 了解L2F和L2TP的思想及应用 这两个协议把PPP的两个端点延伸到互联网的任何角落，相当于在TCP/IP的应用层扩展了PPP的范围。其思想是发送方把PPP帧封装到L2F或L2TP报文中，接收方则对其解封以还原PPP帧，这样对于通信的两端来说看到的是PPP帧，相当于在互联网上架设了一条虚拟的PPP链路。它们主要用于构建VPN（虚拟专用网）。 4. 尝试Windows操作系统的“超级终端”功能 Windows超级终端功能在附件/通信功能下。可以用两台有Modem的计算机，各自连接电话线，并尝试用该功能实现即时通信和文件传输的功能。
01路由和数据包转发简介 1.1路由器的内部构造 1.1.1路由器是计算机 1、路由器中含有许多其它计算机中常见的硬件和软件组件，包括： ●CPU ●RAM ●ROM ●操作系统 2、路由器是网络的核心 ●路由器将数据传到正确的目的地，可以连接不同的介质。 ●路由器可连接多个网络，这意味着它具有多个接口，每个接口属于不同的IP 网络。 3、路由器确定最佳路径 路由器主要负责将数据包传送到本地和远程目的网络，其方法是： ●确定发送数据包的最佳路径（路径选择，Path Selection） ●将数据包转发到目的地（包交换, Packet Switching） 路由器使用路由表来确定转发数据包的最佳路径。 1.1.2路由器CPU和存储器 1、路由器组件及其功能 PC 一样，路由器也包含： 1)中央处理器(CPU)：CPU 执行操作系统指令，如系统初始化、路由功能和交换功能。 2)随机访问存储器(RAM/SDRAM/DRAM)：操作系统、Running-config、IP Routing Table、 ARP表、数据包缓冲区。 3)只读存储器(ROM)：bootstrap 指令、基本诊断软件、精简版IOS 4)闪存（Flash）：在大多数Cisco 路由器型号中，IOS 是永久性存储在闪存中的，在启 动过程中才复制到RAM，然后再由CPU 执行。 5)NVRAM（非易失性RAM）：NVRAM 被Cisco IOS 用作存储启动配置文件 (startup-config) 的永久性存储器。 1.1.3IOS（Internetwork Operating System，互联网操作系统） 1.1.4路由器的启动过程 1、启动过程分为四个主要阶段： 1)执行POST 2)加载bootstrap 程序 3)查找并加载Cisco IOS 软件 4)查找并加载启动配置文件，或进入设置模式 2、检验路由器启动过程 show version 命令有助于检验和排查某些路由器基本硬件组件和软件组件故障。 1.1.5路由器的接口 1、管理端口：控制台端口（Console）和AUX（辅助）端口 2、LAN：以太网接口（Ethernet Interface）和快速以太网接口（FastEthernet Interface）、吉 比特以太网接口（Gigbit Ethernet Interface）、10 Gigbit Ethernet Interface。 3、WAN：如串行接口、ISDN 接口和帧中继接口。 1.1.6路由器和网络层
第一章练习 1 OSI和ISO分别代表什么含义？它们是什么关系？ 2 OSI/RM模型没有被最终采用的原因是什么？ 3下面哪些协议属于应用层协议？（） A. TCP和UDP B. DNS和FTP C. IP D. ARP 4 Internet最早是在( ) 网络的基础上发展起来的? A. ANSNET B. NSFNET C. ARPANET D. MILNET 5 当网络A上的主机向网络B上的主机发送报文时, 路由器要检查( ) 地址? A.端口 B. IP C.物理 D.上述都不是 6.下面哪一个是应用层提供的服务? ( ) A.远程登录服务 B.文件传送 C.邮件服务 D.上述都是 7要将报文交付到主机上的正确的应用程序, 必须使用( )地址? A.端口 B. IP C.物理 D.上述都不是 8. 网络应用访问操作系统的常用接口是,实现IP地址到物理地址映射的协议是。 9. 在TCP/IP协议族中，能够屏蔽底层物理网络的差异，向上提供一致性服务的协议是；实现异构网络互联的核心设备是。 10. 在TCP/IP网络中，UDP协议工作在层，DNS协议工作在层。
11判断对错：TCP/IP是一个被广泛采用的网际互联协议标准，仅包含TCP和IP两个协议。（） 第二章练习 1 PPP协议是什么英文的缩写？用于什么场合? 2 ISP验证拨号上网用户身份时,可以使用哪些认证协议？ 3.PPP协议的通信过程包括哪几个阶段？ 4.LCP的用途是什么? 5.PPP是Internet中使用的（1），其功能对应于OSI参考模型的（2），它 使用（3）技术来解决标志字段值出现在信息字段的问题。 （1）A. 报文控制协议 B. 分组控制协议 C. 点到点协议 D. 高级数据链路控制协议 （2）A. 数据链路层 B. 网络层 C. 传输层 D. 应用层 （3）A. 透明传输 B. 帧 C. 控制 D. 字节填充 第三章练习 1求下列每个地址的类别： 227.12.14.87 193.14.56.22 14.23.120.8 252.5.15.111 2 假设一段地址的首地址为146.102.29.0，末地址为146.102.32.255，求这个地址段的地址数。 某地址段的首地址为14.11.45.96。假设这个地址段的地址数为32个，那么它的末地址是什么？
1.网络层只向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 2.虚电路服务（VCVirtual Circuit）与数据报服务的主要区别，P109 3.网际协议IP是TCP/IP系统中两个最主要的协议之一，也是最重要的因特网标准协议之 一。与IP协议配套使用的还有四个协议：1.地址解析协议ARP（address resolution protocol）；2.逆地址解析协议RARP（reverse address resolution protocol）；3.网际控制报文协议ICMP（Internet control message protocol），网际组管理协议IGMP（intern group management protocol） 4.TCO/IP体系中，网络层常常称为网络层或IP层。 5.网络相互连接起来要使用一些中间设备。根据中间设备所在的层次，可以有以下四种不 同的中间设备：1.网络层使用的中间设备叫做转发器；2.数据链路层使用的叫网桥；3. 网络层使用的叫路由器；4.在网络层以上使用的叫网关。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。 6.IP地址的编址方法共经历了三个历史阶段：1.分类的IP地址；2.子网的划分；3.构成超 网。 7.A类、B类、C类地址都是单播地址，D类地址是多播地址。E类地址保留为以后用。 8.IP地址的指派范围 9.IP地址的重要特点：（1）IP地址是一种分等级的地址结构。分2个等级的好处是：1. 地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下主机号则由得到该网络号的单位自行分配。2.路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组，从而减少了路由表所占用的存储空间以及查找路由表的时间。（2）IP地址是标志一个主机和一条链路的接口。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络，因此路由器至少应当有两个不同的IP地址。 （3）网络是指具有两个相同网络号的主机集合，因此，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络。具有不同网络号的局域网必须使用路由器。（4）所有分配到网络号的网络都是平等的。 10.IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。在网络层以上使用的 是IP地址，而数据链路层及一下使用的是硬件地址。整个IP数据报成为MAC帧的数据。 11.IP地址>ARP>物理地址；物理地址>RARP>IP地址。每个主机都设有ARP高速缓存。 12.IP数据报首部由20字节的固定部分和可变部分组成。最常用的首部字节是20字节，首 部长度最大字节是60字节。数据报的最大长度为2^16-1。 13.每一种数据链路层都有自己的帧格式，帧格式中的数据字段的最大长度称为最大传送单 元MTU。 14.标识字段的值被复制到所有的数据报片的标识字段中，相同的标识字段使分片后的数据 报片最后能正确的重装成为原来的数据报。 15.MF=1，还有分片；MF=0，没有分片；DF=0，允许分片。片偏移 16.直接交付、默认路由、IP层分组转发算法。 17.划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号，当然主机号也就减少了相应 的位数。子网掩码包含子网划分的信息，同样的IP地址和不同的子网掩码可以得出相同的网络地址。 18.划分子网IP地址：：={<网络号>，<子网号>，<主机号>} 19.无分类域间路由选择CIDR。CIDR无分类的两级编址：：={<网络前缀>，<主机号>}。 CIDR使用斜线记法或CIDR记法，IP地址后面加“/”表示网络前缀所占的位数。20.CIDR消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念；CIDR把网络前缀都相 同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。CIDR使用地址掩码。
路由器的主要功能： 所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。 简单的讲，路由器主要有以下几种功能： 第一，网络互连，路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信； 第二，数据处理，提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能； 第三，网络管理，路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。 为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据－－路由表（Routing Table），供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念，那就是：静态路由表和动态路由表。由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 Osi模型个层功能 OSI七层模型介绍 OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型，他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。 OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层 其中高层，既7、6、5、4层定义了应用程序的功能，下面3层，既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能： （1）应用层：与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。 （2）表示层：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASII等。 （3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。
课程设计 课程设计题目网络协议分析实验报告学生姓名： 学号： 专业： 2014年 6 月 29日
实验1 基于ICMP的MTU测量方法 实验目的 1）掌握ICMP协议 2）掌握PING程序基本原理 3）掌握socket编程技术 4）掌握MTU测量算法 实验任务 编写一个基于ICMP协议测量网络MTU的程序，程序需要完成的功能： 1）使用目标IP地址或域名作为参数，测量本机到目标主机经过网络的MTU； 2）输出到目标主机经过网络的MTU。 实验环境 1）Linux系统； 2）gcc编译工具，gdb调试工具。 实验步骤 1.首先仔细研读ping.c例程，熟悉linux下socket原始套接字编程模式，为实验做好准备； 2.生成最大数据量的IP数据报（64K），数据部分为ICMP格式，ICMP报文为回送请求报 文，IP首部DF位置为1；由发送线程发送； 3.如果收到报文为目标不可达报文，减少数据长度，再次发送，直到收到回送应答报文。 至此，MTU测量完毕。
ICMP协议是一种面向无连接的协议，用于传输出错报告控制信息。它是一个非常重要的协议，它对于网络安全具有极其重要的意义。[1] 它是TCP/IP协议族的一个子协议，属于网络层协议，主要用于在主机与路由器之间传递控制信息，包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时，会自动发送ICMP消息。ICMP报文在IP帧结构的首部协议类型字段（Protocol 8bit)的值=1.
ICMP原理 ICMP提供一致易懂的出错报告信息。发送的出错报文返回到发送原数据的设备，因为只有发送设备才是出错报文的逻辑接受者。发送设备随后可根据ICMP报文确定发生错误的类型，并确定如何才能更好地重发失败的数据包。但是ICMP唯一的功能是报告问题而不是纠正错误，纠正错误的任务由发送方完成。 我们在网络中经常会使用到ICMP协议，比如我们经常使用的用于检查网络通不通的Ping命令（Linux和Windows中均有），这个“Ping”的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。还有其他的网络命令如跟踪路由的Tracert命令也是基于ICMP协议的。 ICMP(Internet Control Message,网际控制报文协议)是为网关和目标主机而提供的一种差错控制机制，使它们在遇到差错时能把错误报告给报文源发方.是IP层的一个协议。但是由于差错报告在发送给报文源发方时可能也要经过若干子网，因此牵涉到路由选择等问题，所以ICMP报文需通过IP协议来发送。ICMP数据报的数据发送前需要两级封装：首先添加ICMP 报头形成ICMP报文，再添加IP报头形成IP数据报 通信术语最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小（以字节为单位）。最大传输单元这个参数通常与通信接口有关（网络接口卡、串口等）。 实验2 基于UDP的traceroute程序 实验目的 1）掌握UDP协议 2）掌握UDP客户机/服务器编程模式 3）掌握socket编程技术 4）掌握traceroute算法
第4章网络层习题集 填空题 1. 在因特网中，远程登录系统采用的工作模式为_______模式。 【解答】客户机／服务器或C／S。 【考查知识点】Telnet采用客户机／服务器模式。 2. IP数据报中总长度是指_____和______之和的长度.单位为字节。最大长 度为______字节。当数据报分片后.总长度是指_______。 【解答】首部／数据／65535／分片后的每一个分片的首部和数据长度的总和 【考查知识点】总长度字段为16位.因此数据报的最大长度为2^16-1=65535字节。 3. ping和ipconfig的作用分别是________和_______. 【解答】测试网络连接情况／查看网络设置 4. CSMA/CD指的是________和_______。 【解答】载波监听多路访问／冲突检测 5. IP地址的编址方法共经过了三个阶段。这三个阶段是___、____、____。 【解答】分类的IP地址／子网的划分／构成超网。 【考查知识点】对IP地址编址方法的历史了解。 6. （1）物理层使用的中间设备叫做________。 （2）数据链路层使用的中间设备叫做________或________。 （3）网络层使用的中间设备叫做________。 （4）在网络层以上使用的中间设备叫做________。 【解答】.（1）转发器（2）网桥／桥接器（3）路由器（4）网关 【考查知识点】各层使用的中继物理设备。 7. IP协议配套的另外四个协议是：__________、__________、__________、 _________。 【解答】ARP／RARP／ICMP／IGMP。 【考查知识点】IP协议。 8.多播地址只能用于_______地址，不能用于_______地址。 【答案】目的／源。 【考查知识点】IP多播。 9. ICMP的差错报告报文共有5种，分别是__________、__________、 __________、_________、_________。 【答案】终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题、改变路由（重定向）。
网络层 一、网络层提供的两种服务 虚电路服务可靠通信应当由网络来保证 数据报服务可靠通信应当由用户主机来保证 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 二、网际协议IP 1、与IP 协议配套使用的还有三个协议： ?地址解析协议ARP ?网际控制报文协议ICMP ?网际组管理协议IGMP 2、网络互相连接起来要使用一些中间设备 ?中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。 ?物理层中继系统：转发器(repeater)。 ?数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。 ?网络层中继系统：路由器(router)。 ?网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。 网络层以上的中继系统：网关(gateway) 3、互联网可以由许多异构网络互联组成 4、分类的IP 地址 IP 地址定义：就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32 位的标识符。 5、IP 地址的编址方法 分类的IP 地址，子网的划分，构成超网。 两级的IP 地址：IP 地址::= { <网络号>, <主机号>} 分类的IP 地址：A类，B类，C类地址都是单播地址 D类地址用于多播，E类地址保留 实际上IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 Ip地址不仅可以指明一个主机，还指明了主机所连接到的网络 6、ip地址与硬件地址的区别：IP地址放在IP数据报首部，硬件地址放在MAC帧首部，在网络层及网络层以上使用IP地址，在链路层及以下使用硬件地址 7、解析协议ARP 每一个主机都设有一个ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP 地址到硬件地址的映射表，这个映射表还经常动态更新。 ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址和硬件地址的映射问题。 8、如何知道同一个局域网内其他主机的mac地址？ A在局域网内广播arp请求分组，其他主机接收分组，IP地址与报文中一致的主机收下分组，并在自己的arp缓存中写入主机A的IP地址到mac地址的映射，并发送arp响应报文，A收到响应报文后在自己的arp缓存中写入主机B的IP地址到mac地址的映射。 9、生存时间，一般为10-20分钟 10、若主机不在同一个局域网内，arp映射表怎样建立？交给连接不同网络的路由器
《网络互联技术》练习题 第四章：路由器基础 一、填空题 1、路由器的两大主要功能是：_______和数据交换。 2、路径选择发生在OSI体系的________。 3、能够将数据包从一个子网上的主机转发到另一个子网上的上机的网络层协议称为___________。 4、路由协议的最终目的是生成__________。 5、路由器的存储器包括：BootRom、Ram/Dram、Nvram和________。 6、路由器的启动配置文件存储在_____________。 7、路由表形成的三种途径是：________、静态路由和动态路由。 8、ip classless命令的作用是_________________。 二、单项选择题 1、校园网架设中，作为本校园与外界的连接器应采用( )。 A、中继器 B、网桥 C、网关 D、路由器 2、下列哪个设备是网络与网络连接的桥梁,是因特网中最重要的设备( )。 A、中继器 B、集线器 C、路由器 D、服务器 3、对不同规模的网络，路由器所起的作用的侧重点不同。在主干网上，路由器的主要作用是( )。 A、路由选择 B、差错处理 C、分隔子网 D、网络连接 4、在网络层提供协议转换,在不同网络之间存贮转发分组的网络设备是( )。 A、网桥 B、网关 C、集线器 D、路由器 5、在园区网内部，路由器的主要作用是( )。 A、路由选择 B、差错处理 C、分隔子网 D、网络连接 6、路由器技术的核心内容是( )。 A、路由算法和协议 B、提高路由器性能方法 C、网络地址复用方法 D、网络安全技术 7、路由器性能的主要决定因素是( )。 A、路由算法的效率 B、路由协议的效率 C、路由地址复用的程度 D、网络安全技术的提高 8、关于路由器，下列说法中错误的是（）。 A、路由器可以隔离子网，抑制广播风暴 B、路由器可以实现网络地址转换 C、路由器可以提供可靠性不同的多条路由选择 D、路由器只能实现点对点的传输 9、路由器最主要的功能是路径选择和进行（） A、封装和解封装数据包 B、丢弃数据包