華為SDH原理與ATM、IP技術(shù)

SDH原理與ATM、IP技術(shù)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開CREATEDATE\@"yyyy-MM-dd"2005-04-07華為機(jī)密，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散第頁ATM技術(shù)概述ATM的分層結(jié)構(gòu)B-ISDN參考配置與協(xié)議參考模型在ISDN中，為了實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化接口，ITU-T將用戶處的設(shè)備按照實(shí)際的物理情況加以組群并將這種物理設(shè)備或設(shè)備組合的某些確定的安排稱為功能群；將用以分開功能群的概念性的點(diǎn)稱為參考點(diǎn)。在B-ISDN中，UNI處的參考配置如REF_Ref65166\r\h圖6-1所示。參考點(diǎn)為R、SB、TB、UB，功能群有B-TE2、B-TE1、B-NT2、B-NT1，其中B表示寬帶，TE為終端設(shè)備，NT為網(wǎng)絡(luò)終端。參考點(diǎn)UB為B-NT1和公用ATM網(wǎng)之間的接口，是公用UNI接口，主要采用基于SDHSTM-1的155Mbit/s接口速率和STM-4的622Mbit/s；TB也是公用UNI接口；而SB為專用UNI接口；R接口的具體特性與終端設(shè)備的類型有關(guān)，如接入以太網(wǎng)時(shí)，R接口為IEEE802.3，接入NISDN時(shí)，接口為I.430或I.431。B-ISDN參考配置為了保證各廠家的終端設(shè)備能互連通信，在ITU-T的建議I.321中，定義了B-ISDN的協(xié)議參考模型（REF_Ref65193\r\h圖6-2），只要符合這個(gè)參考模型和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的任何兩個(gè)系統(tǒng)均可互連進(jìn)行通信。B-ISDN協(xié)議參考模型分成三個(gè)平面：用戶面、控制面和管理面，三個(gè)功能層：物理層、ATM層和ATM適配層（AAL）。B-ISDN協(xié)議參考模型用戶面?zhèn)魉陀脩粜畔?，包括與業(yè)務(wù)相關(guān)的協(xié)議及數(shù)據(jù)、話音和視頻信息；控制面用于信令信息，包括連接建立、拆除等功能；管理面用于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行操作功能，其中層管理用于各層內(nèi)部的管理，面管理用于各層之間管理信息的交互和管理?？刂泼婧陀脩裘嬷皇歉邔雍虯AL層不同，而ATM層和物理層并不區(qū)分用戶和控制面，對(duì)這兩個(gè)平面的處理是完全相同的。各層還可細(xì)分為幾個(gè)子層，各層和子層的功能如REF_Ref65228\r\h表6-1所示。B-ISDN協(xié)議參考模型的分層及其功能高層高層功能層管理AALCS會(huì)聚SAR分段與組裝ATM層一般流量控制信元頭產(chǎn)生與提取信元VPI/VCI翻譯信元復(fù)用和解復(fù)用物理層TC信元速率解耦HEC序列的產(chǎn)生/檢驗(yàn)信元定界傳輸幀適配傳輸幀產(chǎn)生/恢復(fù)PM比特定時(shí)物理媒介物理層物理層主要是提供ATM信元的傳輸通道，將ATM層傳來的信元加上其傳輸開銷后形成連續(xù)的比特流，同時(shí)在接收到物理媒介上傳來的連續(xù)比特流后，取出有效的信元傳給ATM層。該層從上至下又可分為傳輸會(huì)聚子層TC和物理媒介子層PM。物理媒介子層PM子層中關(guān)于物理媒介接口的定義如REF_Ref65285\r\h表6-2和REF_Ref65286\r\h表6-3所示。目前ITU-T只有基于SDH和基于信元的155Mbit/s、622Mbit/s和51Mbit/s的接口，以及基于PDH的E1接口，其它都是ATM論壇等機(jī)構(gòu)的規(guī)范。（a）專用網(wǎng)UNI專用網(wǎng)UNI物理媒介接口類型幀格式比特流（Mbit/s）/波特率（Mbaud）傳輸媒介信元流25.6/32UPT-3STS-151.84Mbit/sUPT-3FDDI100/125MMFSTS-3C，STM-1155.52Mbit/sUTP-5，STPSTS-3C，STM-1155.52Mbit/sSMF，MMF，同軸信元流155.52/1994.4MMF/STPSTS-3C，STM-1155.52MbipsUTP-3，待定STS-12，STM-4622.08Mbit/sSMF，MMF，待定注：UTP-3、UTP-5：3類、5類無屏蔽雙絞線；SMF：單模光纖；MMF：多模光纖；STP：屏蔽雙絞線。（b）公用網(wǎng)UNI公用網(wǎng)UNI物理媒介接口類型幀格式比特流（Mbit/s）傳輸媒介DS11.544雙絞線DS344.736同軸STS-3C，STM-1155.52單模光纖E1待定2.048雙絞線，同軸E3待定34.368同軸J26.312同軸N×T1待定N×1.544雙絞線N×E1待定N×2.048雙絞線傳輸會(huì)聚子層TC子層主要完成五個(gè)功能（見REF_Ref65228\r\h表6-1），其中傳輸幀產(chǎn)生／恢復(fù)、傳輸幀適配是針對(duì)SDH/SONET、PDH等具有幀結(jié)構(gòu)的傳輸系統(tǒng)而言的，在這些系統(tǒng)中傳送ATM信元時(shí)，必須將ATM信元裝入傳輸幀中。對(duì)基于PDH的接口主要有兩種方法：一是直接映射，如在PDH中用基于信元的傳輸方式，將ATM信元順序放入PDH幀的有效信息位中；二是成幀傳送，定義一種類似于SDH虛容器概念的幀結(jié)構(gòu)，將ATM信元裝入幀結(jié)構(gòu)中，然后一起映射入PDH幀中傳送。TC子層的信元定界ITU-T建議采用HEC方式，即將每32比特進(jìn)行CRC計(jì)算，若結(jié)果與其后的8比特相等，則認(rèn)為找到了一個(gè)信頭。信頭差錯(cuò)控制也是通過HEC實(shí)現(xiàn)的。發(fā)送端將信頭的前32比特組成的多項(xiàng)式乘8，再經(jīng)過生成多項(xiàng)式為x8＋x2+x＋1的CRC運(yùn)算，結(jié)果與01010101相加，以提高信元定界的性能。HEC可以糾正單比特錯(cuò)誤，檢測多比特錯(cuò)誤，并丟棄信頭錯(cuò)誤的信元。信元速率去耦的作用是插入一些空閑信元將ATM層信元速率適配成傳輸線路的速率。ATM層ATM層在物理層之上，利用物理層提供的服務(wù)，與對(duì)等層間進(jìn)行以信元為信息單位的通信。同時(shí)為AAL層提供服務(wù)。ATM層與物理媒介的類型以及物理層的具體傳送的業(yè)務(wù)類型也是無關(guān)的，ATM層只識(shí)別和處理信頭。ATM層功能可以分為三大類：信元復(fù)用／解復(fù)用、有關(guān)信頭的操作和一般流量控制功能。信元復(fù)用／解復(fù)用在ATM層和物理層的TC子層接口處完成，發(fā)送端ATM層將具有不同VPI/VCI的信元復(fù)用在一起交給物理層；接收端ATM層識(shí)別物理層送來的信元的VPI/VCI，并將各信元送到不同的模塊處理，如識(shí)別出信令信元就交控制面處理，若為OAM等管理信元?jiǎng)t交管理面處理。信頭操作在用戶終端為填寫VPI/VCI和PT，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中為VPI/VCI翻譯。用戶信息的VPI/VCI值在連接建立時(shí)可由主叫方設(shè)置，并經(jīng)過信令的SETUP消息通知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)認(rèn)可，也要由網(wǎng)絡(luò)側(cè)分配。一般流量控制功能由信頭中的GFC比特支持。ATM適配層ATM適配層AAL（ATMAdapterLayer）位于ATM層之上，這一層是和業(yè)務(wù)相關(guān)的，即針對(duì)不同的業(yè)務(wù)，其處理方法不盡相同。但都要將上層傳來的信息流（長度、速率各異）分割成48字節(jié)長的ATM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU），同時(shí)將ATM層傳來的ATM-SDU組裝、恢復(fù)再傳給上層。由于上層信息種類繁多，AAL層處理比較復(fù)雜，所以分了兩個(gè)子層：匯聚子層（CS）和拆裝子層（SAR）。為了提高交換網(wǎng)絡(luò)的速率，對(duì)ATM層作了盡可能的簡化，而ATM層未提供處理的信元丟失、誤傳、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)等與業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量密切相關(guān)的功能，由AAL層完成。不同類型的業(yè)務(wù)需要不同的適配，ITU-T研究各種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，根據(jù)源和目的的定時(shí)、比特率、連接方式將業(yè)務(wù)分為4類（見REF_Ref65354\r\h表6-4），并相應(yīng)地定義了AAL1、AAL2、AAL3/4及AAL5。AAL業(yè)務(wù)分類業(yè)務(wù)A類B類C類D類信源、信宿定時(shí)關(guān)系需要不需要比特率固定可變連接方式面向連接無連接適配AAL1AAL2AAL3/4AAL5AAL1AAL1協(xié)議針對(duì)的是固定速率的、面向連接的業(yè)務(wù)，在信源和信宿之間需要定時(shí)信息的傳送。這類業(yè)務(wù)典型的例子是目前的電路交換業(yè)務(wù)，如話音業(yè)務(wù)、各類N-ISDN業(yè)務(wù)。實(shí)際上，AAL1協(xié)議對(duì)這類業(yè)務(wù)的處理能力和性能，反映了ATM技術(shù)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的兼容性。ATM網(wǎng)絡(luò)能否有效而更廉價(jià)地提供2.048Mbit/s等的電路仿真業(yè)務(wù)，從某種程度上直接關(guān)系到ATM網(wǎng)能否最終占據(jù)傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)市場。AAL1層完成如下功能：用戶信息的分段和重裝；信元時(shí)延抖動(dòng)的處理；信元凈荷重裝時(shí)延的處理；丟失信元和誤插信元的處理；接收端對(duì)信源時(shí)鐘頻率的恢復(fù)；接收端對(duì)信源數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)；監(jiān)控AAL1頭的誤碼并進(jìn)行誤碼處理；監(jiān)控用戶信息域的誤碼和對(duì)誤碼的糾錯(cuò)。AAL2AAL2是為端到端具有定時(shí)關(guān)系的可變比特率（VBR）業(yè)務(wù)提出的（B類，如VBR音響和電視）。這類AAL尚未定義好。ITU-T也可能通過對(duì)AAL1的增強(qiáng)來得到AAL2功能。目前對(duì)于可變比特率的圖像業(yè)務(wù)，如視頻點(diǎn)播（VOD）業(yè)務(wù)大多采用在MPEG的TS下用AAL5適配的方法，或者通過速率適配后采用固定比特率的AAL1進(jìn)行適配。AAL3/4現(xiàn)有局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程互連一般采用X.25或幀中繼技術(shù)，存在著程度不等的瓶頸，因此，利用ATM技術(shù)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程互連，是ATM網(wǎng)初期的重要應(yīng)用。在ATM網(wǎng)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有兩類：遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)互連對(duì)應(yīng)于無連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（即D類），另一類是面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（C類）。ITU-T一開始擬針對(duì)C類和D類業(yè)務(wù)分別制定AAL3和AAL4協(xié)議，后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)支持D類的AAL4協(xié)議也可用于支持C類業(yè)務(wù)，所以，將兩者合并制定了AAL3/4協(xié)議，同時(shí)可支持C類和D類業(yè)務(wù)。AAL3/4定義了兩種方式：消息方式和流方式。消息方式中AAL-SDU以每次一個(gè)數(shù)據(jù)塊（消息）的形式到達(dá)AAL，數(shù)據(jù)塊可定長或不定長，在AAL中完成分割組裝；流方式中AAL-SDU就象水流一樣，時(shí)斷時(shí)續(xù)、時(shí)多時(shí)少地流入AAL，數(shù)據(jù)沒有起始邊界。流方式可以提供特殊的管道功能。對(duì)每種方式AAL3/4都有兩種操作：確保操作和非確保操作。前者通過重傳出錯(cuò)或丟失的CS-PDU，確保每個(gè)AAL-SDU正確傳送；后者只通知是否出錯(cuò)，由業(yè)務(wù)高層對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行處理。AAL5AAL5支持收發(fā)端之間沒有時(shí)間同步要求的可變比特率業(yè)務(wù)，它提供與AAL3/4類似的業(yè)務(wù)，主要用來傳遞計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、B-ISDN中UNI信令信息和ATM上的幀中繼。定義AAL5的主要原因是減少開銷，使其成為簡單而有效的AAL。AAL5的消息方式業(yè)務(wù)、流方式業(yè)務(wù)和確保操作過程、非確保操作過程與AAL3/4中定義的完全相同。AAL5與AAL3/4的主要區(qū)別在于AAL5不支持復(fù)用功能，因而沒有消息識(shí)別MID域。

ATM信元結(jié)構(gòu)ATM是一種基于信元的交換和復(fù)用技術(shù)，ATM傳送信息的基本載體是ATM信元，ATM信元和分組交換中的分組類似，但又有自己的特點(diǎn)。ATM信元是定長的，而且信元的長度較小，只有53字節(jié)，分為信頭和凈荷兩部分，信頭為5字節(jié)，凈荷為48字節(jié)。ATM信元結(jié)構(gòu)ATM信元結(jié)構(gòu)信頭內(nèi)容在用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）中略有差別（REF_Ref65417\r\h圖6-3），主要由以下幾部分構(gòu)成。VPI：虛通道標(biāo)識(shí)，NNI中為12比特，UNI中為8比特。VCI：虛通路標(biāo)識(shí)，16比特，標(biāo)識(shí)虛通道中的虛通路，VPI/VCI一起標(biāo)識(shí)一個(gè)虛連接。HEC：信頭差錯(cuò)控制，8比特，檢測出有錯(cuò)誤的信頭，可糾正信頭中1比特的差錯(cuò)。HEC的另一個(gè)作用是進(jìn)行信元定界，利用HEC字段和它之前的2字節(jié)的相關(guān)性可識(shí)別出信頭位置。由于在不同的鏈路中VPI/VCI的值不同，所以在每一段鏈路都要重新計(jì)算HEC。PT：凈荷類型，3比特。比特3為0表示為數(shù)據(jù)信元，為1表示為OAM信元。對(duì)OAM信元，后兩比特表明了OAM信元的類型。對(duì)數(shù)據(jù)信元，比特4用于前向擁塞指示（EFCI），當(dāng)經(jīng)過某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)擁塞時(shí)，就將這一比特置位；比特1用于AAL5。CLP：信元丟失優(yōu)先級(jí)，1比特，用于擁塞控制。GFC：一般流量控制，4比特，只用于UNI接口，目前置為0000，將來可能用于流量控制或在共享媒體的網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)示不同的接入。

ATM技術(shù)的特點(diǎn)ATM信元的信頭與分組交換中分組頭的功能相比大大簡化了，如不再進(jìn)行逐段鏈路的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，由于鏈路質(zhì)量的提高，端到端的差錯(cuò)控制只在需要時(shí)由終端處理，HEC只負(fù)責(zé)信頭的差錯(cuò)控制；另外，信頭只用VPI和VCI標(biāo)識(shí)一個(gè)連接，而無需源地址、目的地址和包序號(hào)，信元順序也由各網(wǎng)元保證。ATM復(fù)用ATM的目標(biāo)，即ATM的最大特點(diǎn)，就是對(duì)任何形式的業(yè)務(wù)分布都能達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)資源利用率。要達(dá)到這一目標(biāo)就要對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用。所謂統(tǒng)計(jì)復(fù)用就是根據(jù)各種業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)特性，在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，在各業(yè)務(wù)間動(dòng)態(tài)地分配網(wǎng)絡(luò)資源，以達(dá)到最佳的資源利用率。如REF_Ref65449\r\h圖6-4所示，用戶D、C、A的數(shù)據(jù)按到達(dá)的先后順序排列到輸出線路上，而用戶B因?yàn)榇藭r(shí)沒有數(shù)據(jù)，故不占用輸出線路的帶寬資源。信元形式的ATM網(wǎng)絡(luò)和分組形式的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)區(qū)別之一就是ATM網(wǎng)絡(luò)采用面向連接的呼叫接續(xù)方式。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)如以太網(wǎng)、令牌環(huán)和FDDI采用無連接操作方式，這些網(wǎng)絡(luò)假設(shè)目的端點(diǎn)可用并可接收信息，每個(gè)端點(diǎn)必須檢查每一個(gè)分組的路由標(biāo)記以此確定是否接收該分組。ATM網(wǎng)絡(luò)的操作類似于電話呼叫接續(xù)過程，在通信前必須在源和目的端之間建立連接，這個(gè)連接是一個(gè)“虛連接”，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶的要求（如峰值比特率、平均比特率、信元丟失率、信元時(shí)延和信元時(shí)延變化等指標(biāo)），分配VPI/VCI和相應(yīng)的帶寬，并在交換機(jī)中設(shè)置相應(yīng)的路由。ATM技術(shù)中最重要的特點(diǎn)就是信元的復(fù)用、交換和傳輸過程，均在虛通路（VC）上進(jìn)行。虛通路由VCI標(biāo)識(shí)，它是ATM網(wǎng)絡(luò)鏈路端點(diǎn)之間的一種邏輯聯(lián)系，是在兩個(gè)或多點(diǎn)端點(diǎn)之間傳送ATM信元的通信通路，可用于用戶到用戶、用戶到網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信息轉(zhuǎn)移。虛通道（VP）是在給定參考點(diǎn)上具有同一虛通道標(biāo)識(shí)符的一組虛通路。虛通路在傳輸過程中，組合在一起構(gòu)成虛通道，二者關(guān)系如REF_Ref65466\r\h圖6-5所示。因此ATM網(wǎng)絡(luò)中不同用戶的信元是在不同的VP、VC中傳送的，而不同的VP/VC則是利用各自的VP標(biāo)識(shí)（VPI）和VC標(biāo)識(shí)（VCI）進(jìn)行區(qū)分。VC、VP和物理傳輸通道的關(guān)系VP交換設(shè)備（通常是交叉連接器和集中／分配器）僅對(duì)信元的VP進(jìn)行處理和變換，功能較為簡單，VC交換設(shè)備（ATM交換機(jī)、復(fù)接／分接器）則要同時(shí)對(duì)VPI、VCI進(jìn)行處理和變換，功能較為復(fù)雜。VPI和VCI只有局部意義，每個(gè)VPI/VCI在相應(yīng)的VP/VC交換節(jié)點(diǎn)被處理，相同的VPI/VCI值在不同VP/VC鏈路段并不代表同一個(gè)“虛連接”。ATM的連接方式通過VC建立連接有兩種方式：交換虛通路（SVC）連接和永久虛通路（PVC）連接。SVC是用戶需要通信時(shí)，通過終端設(shè)備由信令建立的虛通路。SVC類似于電話網(wǎng)的用戶線路，只有經(jīng)過呼叫請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)為通信雙方建立起相應(yīng)虛通路后，才能進(jìn)行通信，通信完成后，由信令釋放SVC。使用SVC的用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的利用率高，通信費(fèi)用較低，是ATM網(wǎng)絡(luò)中使用的主要通信方式。PVC是通過網(wǎng)管預(yù)先建立的，不論是否有業(yè)務(wù)通過或終端設(shè)備接入，PVC一直保持，直到由網(wǎng)管釋放。因此，PVC類似于電話網(wǎng)中的租用線路，經(jīng)過PVC連接的用戶需要通信時(shí)，不會(huì)因通信網(wǎng)絡(luò)資源不夠而導(dǎo)致通信失敗。PVC通常用于一些特殊的用戶，如信令信元的VC必為PVC，某些要求租用固定信道帶寬的用戶也可設(shè)定為PVC。使用PVC的用戶每次通信時(shí)無需呼叫請(qǐng)求，操作簡便，通信質(zhì)量好，但其通信費(fèi)用很高，且不能充分發(fā)揮ATM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，因此，應(yīng)用范圍較小。ATM中用戶間有兩種連接方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。當(dāng)兩個(gè)用戶進(jìn)行通信時(shí)，ATM網(wǎng)絡(luò)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式。多個(gè)用戶之間需要通信時(shí)，采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接方式，例如通過ATM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電視節(jié)目的傳送、多方電視會(huì)議等業(yè)務(wù)。顯然，多個(gè)用戶通信時(shí)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式較點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式，ATM交換機(jī)應(yīng)具有廣播（Broadcast）和組播（Multicast）功能。廣播是指一個(gè)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有用戶進(jìn)行信息傳送的通信功能，這種方式通常是單向的，適用于電視、廣播節(jié)目的傳送；組播是指一個(gè)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)中部分用戶有選擇地進(jìn)行信元傳遞的通信功能，這種方式適用于多方交互業(yè)務(wù)，如多方電視會(huì)議等。ATM網(wǎng)絡(luò)ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于ATM技術(shù)是B-ISDN的核心技術(shù)，所以人們也把B-ISDN網(wǎng)稱為ATM網(wǎng)。ATM網(wǎng)絡(luò)概念性結(jié)構(gòu)如REF_Ref65519\r\h圖6-6所示，分為三部分：公用ATM網(wǎng)、專用ATM網(wǎng)和ATM接入網(wǎng)。ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口公用ATM網(wǎng)絡(luò)屬于電信公用網(wǎng)，它由電信部門建立、管理和經(jīng)營，可以聯(lián)接各種專用ATM網(wǎng)和ATM用戶終端，作為骨干網(wǎng)絡(luò)使用。專用ATM網(wǎng)是指一個(gè)單位或部門范圍內(nèi)的ATM網(wǎng)，通常用于一幢大廈或校園范圍內(nèi)。接入ATM網(wǎng)也是寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中一個(gè)非常重要的部分，主要指在各種接入網(wǎng)中使用ATM技術(shù)傳送ATM信元，如基于ATM的無源光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）、混合光纖同軸（HFC）、非對(duì)稱數(shù)字環(huán)路（ADSL）以及利用ATM技術(shù)的無線接入技術(shù)等。因接入網(wǎng)部分不屬本書討論范疇，故不贅述。

ATM網(wǎng)絡(luò)接口ATM網(wǎng)絡(luò)的主要接口如REF_Ref65519\r\h圖6-6所示：UNI（用戶-網(wǎng)絡(luò)接口）UNI為ATM網(wǎng)中的用戶網(wǎng)絡(luò)接口，它是用戶設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間的接口，直接面向用戶。按其所在位置不同又可分為公用網(wǎng)UNI和專用網(wǎng)UNI（P-UNI），P-UNI不必象公網(wǎng)接口考慮嚴(yán)格的一致性，因而P-UNI接口形式更多、更靈活。NNI（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口）一般為兩個(gè)交換機(jī)之間的接口，同樣也分為公網(wǎng)NNI（圖中簡記為NNI）和專用網(wǎng)NNI（P-NNI）。公網(wǎng)NNI和P-NNI的差別很大，如公網(wǎng)NNI的信令為No.7信令體系的寬帶ISDN用戶部分（B-ISUP），而P-NNI則完全基于UNI接口，仍采用UNI信令結(jié)構(gòu)。BICI（寬帶網(wǎng)間接口）BICI定義為兩個(gè)公用ATM網(wǎng)之間的接口，側(cè)重于屬于不同的運(yùn)營者的兩個(gè)ATM網(wǎng)之間的接口，其定義基于NNI接口。它的特點(diǎn)是支持不同網(wǎng)絡(luò)間的多種業(yè)務(wù)傳送，包括基于信元的PVC方式業(yè)務(wù)、PVC方式的幀中繼業(yè)務(wù)、電路仿真業(yè)務(wù)、SMDS以及SVC業(yè)務(wù)等。目前ATM論壇已經(jīng)給出了BICI2.0規(guī)范。DXI（數(shù)據(jù)交換接口）DXI定義在數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)連接設(shè)備DCE之間。DCE完成了不符合ATM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)終端到ATM適配過程，相當(dāng)于終端適配器。FUNI（基于幀的UNI）FUNI的意義與DXI相似，F(xiàn)UNI將DCE的部分功能完全移入了交換機(jī)內(nèi)部，所以與基于信元的DXI相比，F(xiàn)UNI在接入線上有更高的效率。ATM網(wǎng)絡(luò)的信令信令技術(shù)在ATM網(wǎng)中占有舉足輕重的地位，ATM是面向連接的，連接是網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶的要求建立、拆除的。用戶的要求又是通過信令傳達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的，信令就像用戶和網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，它處理用戶的呼叫，將用戶根據(jù)業(yè)務(wù)提出的不同要求提交給網(wǎng)絡(luò)，為用戶建立、管理和釋放連接。信令的發(fā)展必須和網(wǎng)絡(luò)相匹配，ATM轉(zhuǎn)移模式能以較高的資源利用率提供各種業(yè)務(wù)，為使ATM網(wǎng)能充分發(fā)揮自身的優(yōu)點(diǎn)，信令應(yīng)能準(zhǔn)確地傳送各種業(yè)務(wù)的要求，這就給信令提出了新的要求。ATM信令應(yīng)具備如下功能：為ATM網(wǎng)中的信息轉(zhuǎn)移建立、維持、釋放VCC。這種建立可以是隨時(shí)需要的，也可以是永久或半永久的；在建立連接時(shí)，還要為這些連接分配網(wǎng)絡(luò)資源；支持點(diǎn)到點(diǎn)通信以及點(diǎn)到多點(diǎn)通信；對(duì)于已建立的連接，還可以重新協(xié)商、分配網(wǎng)絡(luò)資源；支持對(duì)稱和非對(duì)稱呼叫。前者兩個(gè)方向帶寬相等，后者有可能在一個(gè)方向上只占很少帶寬，而在另一方向需要很高帶寬，如視頻點(diǎn)播（VOD）；可以為一個(gè)呼叫建立多個(gè)連接；在一個(gè)已建立的呼叫中加上或去掉連接；支持多方呼叫，在多個(gè)端點(diǎn)間建立連接（如視頻會(huì)議），可以在一個(gè)多方呼叫中加上或去掉一個(gè)通信端點(diǎn)；支持與非B-ISDN業(yè)務(wù)的互通；支持不同編碼方案間的互通。以上只是列舉了ATM信令的一些基本特點(diǎn)，信令與網(wǎng)絡(luò)是密切相關(guān)的，因此在ATM網(wǎng)內(nèi)，不同接口上也有不同的信令形式，大致可分為兩類：一類是以N-ISDN的DSS1為基礎(chǔ)的DSS2；另一類是以No.7信令為基礎(chǔ)的，稱之為寬帶ISDN用戶部分BISUP。另外，同一類信令雖然核心相同，但在不同接口上也各有特點(diǎn)，而且不同的組織定義的規(guī)范也不完全相同。IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)與開放系統(tǒng)互連（OSI）等其他的網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議一樣，我們可以很容易地用一個(gè)分層模型來說明TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)和功能。但是，TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)并沒有采用七層模型，只實(shí)際定義了四個(gè)層次，如REF_Ref65690\r\h圖7-1所示。TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)各層次的說明如下：數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層定義了與某特定介質(zhì)的物理連接特性，以及用于在該介質(zhì)上發(fā)送和接收的信息幀的格式。TCP/IP支持的數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)很多，包括以太網(wǎng)（各種速率的以太網(wǎng)）、ATM、令牌環(huán)、光纖分布數(shù)據(jù)接口（FDDI）、幀中繼等等。TCP/IP的完美之處就在于它可以在幾乎任何一種物理網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。IP層：IP層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。在每一個(gè)分組中，都包含一個(gè)目的IP地址的字段，IP層利用這個(gè)字段信息來把分組轉(zhuǎn)發(fā)到其目的地。IP不僅可以運(yùn)行在各種主機(jī)上（包括源主機(jī)和目的主機(jī)），也可以運(yùn)行在分組交換和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備上，這些設(shè)備被稱為路由器，我們將在下面進(jìn)行說明。IP層是無連接的，這意味著任何數(shù)據(jù)開始傳送之前，不需要首先建立一條穿過網(wǎng)絡(luò)到目的地的通路或路由。從理論上說，每個(gè)分組的確都可以采用不同的路由轉(zhuǎn)發(fā)至同一個(gè)目的地。此外，IP不能保證分組按正確的順序到達(dá)目的地，甚至不能保證分組能夠到達(dá)目的地。IP的設(shè)計(jì)者希望通過這種方式能讓網(wǎng)絡(luò)不必保存任何每個(gè)連接或每個(gè)數(shù)據(jù)流的附加狀態(tài)。我們也應(yīng)該注意到，盡管在IP層以上有多種傳輸和應(yīng)用層功能，而在IP層以下也有多種數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)，但只有其中的IP組件是TCP/IP和Internet的匯聚點(diǎn)。目前的IP有兩個(gè)版本：IPv4和IPv6。IPv4是我們今天正在使用的版本。IPv6被認(rèn)為是下一代的IP（IPng），它是一個(gè)新的版本，IPv6內(nèi)部進(jìn)行了許多簡化，許多功能得到了增強(qiáng)，其中最重要的改進(jìn)就是它大大增加了地址空間。有關(guān)IPv6的內(nèi)容請(qǐng)參考相關(guān)的技術(shù)資料。TCP/UDP層：傳輸層運(yùn)行于IP層之上，它由兩個(gè)協(xié)議組成。在源和目的之間，TCP提供一種面向連接的、可靠的傳輸服務(wù)；而UDP則提供一種無連接的、不可靠的傳輸服務(wù)。TCP和UDP都運(yùn)行于主機(jī)上，能夠分別為不同的應(yīng)用程序提供特定的服務(wù)。應(yīng)用層。各種應(yīng)用程序都使用了底層TCP/IP的服務(wù)。例如，用于終端仿真的Telnet、用于文件傳輸?shù)奈募鬏攨f(xié)議（FTP）、用于主頁瀏覽的超文本傳輸協(xié)議（HTTP）及用于電子郵件的簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）等，都是TCP/IP許多著名的應(yīng)用實(shí)例中的一部分。除了協(xié)議棧以外，TCP/IP的另外兩個(gè)基本組成部分是IP分組和路由器。分組（packet）的定義十分簡單，如REF_Ref65753\r\h圖7-2表示。簡單的IP分組IP分組由一個(gè)數(shù)據(jù)凈荷字段及跟在其后面的傳輸頭、IP頭和數(shù)據(jù)鏈路頭組成。當(dāng)分組在某個(gè)特定的數(shù)據(jù)鏈路介質(zhì)（如以太網(wǎng)）上傳送時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路頭用于將一個(gè)分組從源引導(dǎo)到目的地。如果在分組從源到目的地的傳輸通路上存在不同的數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)，那么數(shù)據(jù)鏈路頭的內(nèi)容將會(huì)發(fā)生改變。比如在某些實(shí)例中，一條源到目的地的通路由一個(gè)以太網(wǎng)LAN、一個(gè)幀中繼永久虛連接（PVC）和一個(gè)令牌環(huán)LAN組成。傳輸頭可能由一個(gè)TCP頭和一個(gè)UDP頭組成；但如果應(yīng)用程序沒有用到TCP或UDP所提供的傳輸層服務(wù)而是自己提供傳輸功能，那么TCP頭或UDP頭就可能被省略。IP頭當(dāng)然是必需的，因?yàn)槠渲邪鳬P分組的最終目的地址。路由器是一種設(shè)備，它能將IP分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。路由器上的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口都分別連接到一個(gè)互不相同的網(wǎng)絡(luò)上。一個(gè)路由器與其他路由器之間不斷地交換信息，這些信息是關(guān)于整個(gè)互連網(wǎng)中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的位置和可到達(dá)性等方面的信息。路由器之間信息的交換必須通過采用適當(dāng)?shù)穆酚蓞f(xié)議來進(jìn)行。此外，路由器還采用路由協(xié)議來計(jì)算IP分組去往目的地的“最佳路徑”（即實(shí)際上的最短或費(fèi)用最低的通路）。局域網(wǎng)和MAC子層以太網(wǎng)這個(gè)術(shù)語一般是指數(shù)字設(shè)備公司（DigitalEquipmentCorp）、英特爾公司（IntelCorp）和Xerox公司在1982年聯(lián)合公布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它是當(dāng)今TCP/IP采用的主要的局域網(wǎng)技術(shù)。它采用一種稱作CSMA/CD的媒體接入方法，其意思是帶沖突檢測的載波偵聽多路接入（CarrierSense，MultipleAccesswithCollisionDetection）。它的速率為10Mb/s，地址為48bit。幾年后，IEEE（電子電氣工程師協(xié)會(huì)）802委員會(huì)公布了一個(gè)稍有不同的標(biāo)準(zhǔn)集，其中802.3針對(duì)整個(gè)CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)，802.4針對(duì)令牌總線網(wǎng)絡(luò)，802.5針對(duì)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)。這三者的共同特性由802.2標(biāo)準(zhǔn)來定義，那就是802網(wǎng)絡(luò)共有的邏輯鏈路控制（LLC）。不幸的是，802.2和802.3定義了一個(gè)與以太網(wǎng)不同的幀格式。在TCP/IP世界中，以太網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報(bào)的封裝是在RFC894[Hornig1984]中定義的，IEEE802網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝是在RFC1042[PostelandReynolds1988]中定義的。主機(jī)需求RFC要求每臺(tái)Internet主機(jī)都與一個(gè)10Mbit/s的以太網(wǎng)電纜相連接：（1）必須能發(fā)送和接收采用RFC894（以太網(wǎng)）封裝格式的分組。（2）應(yīng)該能接收與RFC894混合的RFC1042（IEEE802）封裝格式的分組。（3）也許能夠發(fā)送采用RFC1042格式封裝的分組。如果主機(jī)能同時(shí)發(fā)送兩種類型的分組數(shù)據(jù)，那么發(fā)送的分組必須是可以設(shè)置的，而且默認(rèn)條件下必須是RFC894分組。最常使用的封裝格式是RFC894定義的格式。如REF_Ref65793\r\h圖7-3所示，顯示了兩種不同形式的封裝格式。圖中每個(gè)方框下面的數(shù)字是它們的字節(jié)長度。IEEE802.2/802.3（RFC1042）和以太網(wǎng)的封裝格式（RFC894）兩種幀格式都采用48bit（6字節(jié)）的目的地址和源地址（802.3允許使用16bit的地址，但一般是48bit地址）。這就是我們?cè)诒緯兴Q的硬件地址。ARP和RARP協(xié)議對(duì)32bit的IP地址和48bit的硬件地址進(jìn)行映射。接下來的2個(gè)字節(jié)在兩種幀格式中互不相同。在802標(biāo)準(zhǔn)定義的幀格式中，長度字段是指它后續(xù)數(shù)據(jù)的字節(jié)長度，但不包括CRC檢驗(yàn)碼。以太網(wǎng)的類型字段定義了后續(xù)數(shù)據(jù)的類型。在802標(biāo)準(zhǔn)定義的幀格式中，類型字段則由后續(xù)的子網(wǎng)接入?yún)f(xié)議（Sub-networkAccessProtocol，SNAP）的首部給出。幸運(yùn)的是，802定義的有效長度值與以太網(wǎng)的有效類型值無一相同，這樣，就可以對(duì)兩種幀格式進(jìn)行區(qū)分。在以太網(wǎng)幀格式中，類型字段之后就是數(shù)據(jù)；而在802幀格式中，跟隨在后面的是3字節(jié)的802.2LLC和5字節(jié)的802.2SNAP。目的服務(wù)訪問點(diǎn)（DestinationServiceAccessPoint，DSAP）和源服務(wù)訪問點(diǎn)（SourceServiceAccessPoint，SSAP）的值都設(shè)為0tl的值設(shè)為3。隨后的3個(gè)字節(jié)orgcode都置為0。再接下來的2個(gè)字節(jié)類型字段和以太網(wǎng)幀格式一樣（其他類型字段值可以參見RFC1340[ReynoldsandPostel1992]）。CRC字段用于幀內(nèi)后續(xù)字節(jié)差錯(cuò)的循環(huán)冗余碼檢驗(yàn)（檢驗(yàn)和）（它也被稱為FCS或幀檢驗(yàn)序列）。802.3標(biāo)準(zhǔn)定義的幀和以太網(wǎng)的幀都有最小長度要求。802.3規(guī)定數(shù)據(jù)部分必須至少為38字節(jié)，而對(duì)于以太網(wǎng)，則要求最少要有46字節(jié)。為了保證這一點(diǎn)，必須在不足的空間插入填充（pad）字節(jié)。在開始觀察線路上的分組時(shí)將遇到這種最小長度的情況。IP地址及IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式IP地址的表示方法我們把Internet看成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。所謂IP地址就是給每一個(gè)連接在Internet上的主機(jī)分配一個(gè)唯一的32bit地址。IP地址的結(jié)構(gòu)使我們可以Internet上很方便地進(jìn)行尋址，這就是：先按IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼net-id把網(wǎng)絡(luò)找到，再按主機(jī)號(hào)碼host-id把主機(jī)找到。所以IP地址并不只是一個(gè)計(jì)算機(jī)的號(hào)碼，而是指出了連接到某個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)計(jì)算機(jī)。IP地址由美國國防數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN的網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC進(jìn)行分配。為了便于對(duì)IP地址進(jìn)行管理，同時(shí)還考慮到網(wǎng)絡(luò)的差異很大，有的網(wǎng)絡(luò)擁有很多的主機(jī)，而有的網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)則很少。因此Internet的IP地址就分成為五類，即A類到E類。這樣，IP地址由三個(gè)字段組成（如REF_Ref65864\r\h圖7-4所示），即：類別字段（又稱為類別比特），用來區(qū)分IP地址的類型；網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼字段net-id；主機(jī)號(hào)碼字段host-id。D類地址是一種組播地址，主要是留給Internet體系結(jié)構(gòu)委員會(huì)IAB（InternetArchitectureBoard）使用。E類地址保留在今后使用。目前大量IP地址僅A至C類三種。IP地址的五種類型A類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼數(shù)不多。目前幾乎沒有多余的可供分配。現(xiàn)在能夠申請(qǐng)到的IP地址只有B類和C類兩種。當(dāng)某個(gè)單位向IAB申請(qǐng)到IP地址時(shí)，實(shí)際上只是拿到了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼net-id。具體的各個(gè)主機(jī)號(hào)碼host-id則由該單位自行分配，只要做到在該單位管轄的范圍內(nèi)無重復(fù)的主機(jī)號(hào)碼即可。為方便起見，一般將32bit的IP地址中的每8個(gè)比特用它的等效十進(jìn)制數(shù)字表示，并且在這些數(shù)字之間加上一個(gè)點(diǎn)。例如，有下面這樣的IP地址：10000000000010110000001100011111這是一個(gè)B類IP地址，可記為1，這顯然更方便得多。在使用IP地址時(shí)，還要知道下列地址是保留作為特殊用途的，一般不使用。全0的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼，這表示“本網(wǎng)絡(luò)”或“我不知道號(hào)碼的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)”。全1的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼。全0的主機(jī)號(hào)碼，這表示該IP地址就是網(wǎng)絡(luò)的地址。全1的主機(jī)號(hào)碼，表示廣播地址，即對(duì)該網(wǎng)絡(luò)上所有的主機(jī)進(jìn)行廣播。全0的IP地址，即。網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼為127.X.X.X.，這里X.X.X為任何數(shù)。這樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼用作本地軟件回送測試（Loopbacktest）之用。全1地址55，這表示“向我的網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)廣播”。原先是使用。這樣，我們就可得出如REF_Ref65889\r\h表7-1所示的IP地址的使用范圍。IP地址的使用范圍網(wǎng)絡(luò)類別最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)第一個(gè)可用的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼最后一個(gè)可用的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)A126112616.777.214B16.382128.1191.25465.534C2.097.15012.0.1223.255.254254IP地址有一些重要的特點(diǎn)。（1）IP地址有一些是一種非等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)。這就是說，和電話號(hào)碼的結(jié)構(gòu)不一樣，IP地址不能反映任何有關(guān)主機(jī)位置的地理信息。（2）當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)（作路由器用的主機(jī)即為這種情況），該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼net-id是不同的，這種主機(jī)成為多地址主機(jī)（multihomedhost）.（3）按照Internet的觀點(diǎn)，用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼net-id.（4）在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼net-id的網(wǎng)絡(luò)（不管是小的局域網(wǎng)還是很大的廣域網(wǎng)）都是平等的。子網(wǎng)的劃分IP地址的設(shè)計(jì)有不夠合理的地方。例如，IP地址中的A至C類地址，可供分配的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼超過211萬個(gè)，而這些網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)號(hào)碼的總數(shù)則超過37.2億個(gè)，初看起來，似乎IP地址足夠全世界來使用，（在70年代初期設(shè)計(jì)IP地址是就是這樣認(rèn)為的）。其實(shí)不然。第一，當(dāng)初沒有預(yù)計(jì)到微機(jī)會(huì)普及得如此之快。各種局域網(wǎng)和局域網(wǎng)上的主機(jī)數(shù)目急劇增長。第二，IP地址在使用時(shí)有很大的浪費(fèi)。例如：某個(gè)單位申請(qǐng)到了一個(gè)B類地址。但該單位只有1萬臺(tái)主機(jī)。于是，在一個(gè)B類地址中的其余5萬5千多個(gè)主機(jī)號(hào)碼就白白地浪費(fèi)了。因?yàn)槠渌麊挝坏闹鳈C(jī)無法使用這些號(hào)碼。因此，目前正在研究如何將IP地址加以擴(kuò)展，但這非常復(fù)雜。因?yàn)镮P地址一旦改變，在各種主機(jī)上運(yùn)行的大量軟件就必須修改。這是一件耗費(fèi)大量人力和財(cái)力的工作。從1985年起，為了使IP地址的使用更加靈活，在IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼net-id，而后面的主機(jī)號(hào)碼host-id則是受本單位控制，由本單位進(jìn)行分配。本單位所有的主機(jī)都使用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼。當(dāng)一個(gè)單位的主機(jī)很多而且分布在很大的地理范圍是，往往需要用一些網(wǎng)橋（而不是路由器，因?yàn)槁酚善鬟B接的主機(jī)具有不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼）將這些主機(jī)互連起來。網(wǎng)橋的缺點(diǎn)較多。例如容易引起廣播風(fēng)暴，同時(shí)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)也不太容易隔離和管理。為了使本單位的各子網(wǎng)之間使用路由器來互連，因而便于管理。需要注意的是，子網(wǎng)的劃分純屬本單位內(nèi)部的是，在本單位以外是看不見這樣的劃分。從外部看，這個(gè)單位只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼。只有當(dāng)外面的分組進(jìn)入到本單位范圍后，本單位的路由器在根據(jù)子網(wǎng)號(hào)碼進(jìn)行選路，最后找到目的主機(jī)。若本單位按照主機(jī)所在的地理位置劃分子網(wǎng)，那么在管理方面就會(huì)方便得多。這里應(yīng)注意，TCP/IP體系的“子網(wǎng)”（subnet）是本單位網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)更小些的網(wǎng)絡(luò)，和前面講的OSI體系中的子網(wǎng)（subnetwork）不同。它們的英文名字不同，但中文譯名都是一樣的。子網(wǎng)的含義如REF_Ref65914\r\h圖7-5所示，說明是在劃分子網(wǎng)時(shí)要用到的子網(wǎng)掩碼（subnetmask）的意義。REF_Ref65914\r\h圖7-5（a）舉了一個(gè)B類IP地址作為例子。REF_Ref65914\r\h圖7-5（b）表示將本地控制部分再增加一個(gè)子網(wǎng)字段，子網(wǎng)號(hào)字段究竟選為多長，由本單位根據(jù)情況確定。TCP/IP體系規(guī)定用一個(gè)32bit的子網(wǎng)掩碼來表示子網(wǎng)號(hào)字段的長度。具體的做法是：子網(wǎng)掩碼由一連串的“1”和一連串的“0”組成?！?”對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼和子網(wǎng)號(hào)碼字段，而“0”對(duì)應(yīng)于主機(jī)號(hào)碼字段（REF_Ref65914\r\h圖7-5（c））多劃分出一個(gè)子網(wǎng)號(hào)碼字段是要付出代價(jià)的。例如，對(duì)于圖7-5的例子，本來一個(gè)B類IP地址可以容納65534個(gè)主機(jī)號(hào)碼。但劃分出6bit長的子網(wǎng)字段后，最多可有62個(gè)子網(wǎng)（去掉全1和全0的子網(wǎng)號(hào)碼）。每個(gè)子網(wǎng)有10bit的主機(jī)號(hào)碼，即每個(gè)子網(wǎng)最多可有1022個(gè)主機(jī)號(hào)碼。因此主機(jī)號(hào)碼的總數(shù)是621022=63364個(gè)。比不劃分子網(wǎng)時(shí)要少了一些。若一個(gè)單位不進(jìn)行子網(wǎng)的劃分，則其子網(wǎng)掩碼即為默認(rèn)值，此時(shí)子網(wǎng)掩碼中“1”的長度就是網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼的長度。因此，對(duì)于A，B和C類IP地址，其對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼默認(rèn)值分別為，和。地址的轉(zhuǎn)換上面講的IP地址還不能直接用來進(jìn)行通信。這是因?yàn)椋篒P地址中的主機(jī)地址只是主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層中的地址，相當(dāng)與前面講過的NSAP。若要將網(wǎng)絡(luò)層中傳送的數(shù)據(jù)報(bào)交給目的主機(jī)，必須知道該主機(jī)的物理地址。因此必須在IP地址和主機(jī)的物理地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。用戶平時(shí)不愿意使用難于記憶的主機(jī)號(hào)碼，而是愿意使用易于記憶的主機(jī)名字。因此也需要在主機(jī)名字和IP地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在TCP/IP體系中都有這兩種轉(zhuǎn)換的機(jī)制。對(duì)于較小的網(wǎng)絡(luò)，可以使用TCP/IP體系提供的叫做hosts的文件來進(jìn)行從主機(jī)名字到IP地址的轉(zhuǎn)換。文件hosts上有許多主機(jī)名字到IP地址的映射，供主叫主機(jī)使用。對(duì)于叫大的網(wǎng)絡(luò)，則在網(wǎng)絡(luò)中的幾個(gè)地方放有域名系統(tǒng)DNS（DomainNameSystem）的名字服務(wù)器nameserver，上面分層次放有許多主機(jī)名字到IP地址轉(zhuǎn)換的映射表。主叫主機(jī)中的名字轉(zhuǎn)換軟件resolver自動(dòng)找到DNS的nameserver來完成這種轉(zhuǎn)換。域名系統(tǒng)DNS屬于應(yīng)用層軟件。如REF_Ref65941\r\h圖7-6所示，設(shè)名字為host-a的主機(jī)要與名字為host-b的主機(jī)通信，通過DNS從目的主機(jī)host-b得出其IP地址為。主機(jī)名字、主機(jī)物理地址與IP地址的轉(zhuǎn)換IP地址到物理地址的轉(zhuǎn)換由地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP來完成。REF_Ref65941\r\h圖7-6還表示出從IP地址通過ARP得出了目的主機(jī)48bit的物理地址08002B00EE0A（現(xiàn)在假設(shè)此主機(jī)連接在某個(gè)局域網(wǎng)上。如網(wǎng)絡(luò)是廣域網(wǎng)，則轉(zhuǎn)換出主機(jī)在廣域網(wǎng)上的物理地址）。由于IP地址有32bit，而局域網(wǎng)的物理地址（即MAC地址）是48bit，因此它們之間不是一個(gè)簡單的轉(zhuǎn)換關(guān)系。此外，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上可能經(jīng)常會(huì)有新的計(jì)算機(jī)假如近來，或撤走一些計(jì)算機(jī)。更換計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡也會(huì)使其物理地址改變。可見在計(jì)算機(jī)中應(yīng)當(dāng)存放一個(gè)從IP地址到物理地址的轉(zhuǎn)換表，并且能夠經(jīng)常動(dòng)態(tài)更新。地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP很好地解決了這些問題。每一個(gè)主機(jī)都有一個(gè)ARP高速緩存（ARPcache），里面有IP地址到物理地址的映射表，這些都是該主機(jī)目前知道的一些地址。當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的主機(jī)B發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，就先在其ARP高速緩存中查看有無主機(jī)B的IP地址。如有，就可查出其對(duì)應(yīng)的物理地址，然后將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往此物理地址。也有可能查不到主機(jī)B的IP地址的項(xiàng)目。這可能是主機(jī)B才入網(wǎng)，也可能是主機(jī)A剛剛加電，其高速緩存還是空的。在這種情況下，主機(jī)A就自動(dòng)運(yùn)行ARP，按以下步驟找出主機(jī)B的物理地址。ARP進(jìn)程在本局域網(wǎng)上廣播發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求分組，上面有主機(jī)B的IP地址。在本局域網(wǎng)上的所有主機(jī)上運(yùn)行的ARP進(jìn)程都收到此ARP請(qǐng)求分組。主機(jī)B在ARP請(qǐng)求分住中見到自己的IP地址，就向主機(jī)A發(fā)送一個(gè)ARP響應(yīng)分組，上面寫入自己的物理映射。主機(jī)A收到主機(jī)B的ARP響應(yīng)分組后，就在其ARP高速緩存中寫入主機(jī)B的IP地址到物理地址的映射。在很多情況下，當(dāng)主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，很可能以后不久主機(jī)B還要向主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，因而主機(jī)B也可能要向主機(jī)A發(fā)送ARP請(qǐng)求分組。為了減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，主機(jī)A在發(fā)送其ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將自己的IP地址到物理地址的映射寫入ARP請(qǐng)求分組。當(dāng)主機(jī)B收到主機(jī)A的ARP請(qǐng)求分組時(shí)，主機(jī)B就將主機(jī)A的這一地址映射寫入主機(jī)B自己的ARP高速緩存中。這對(duì)主機(jī)B以后向主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)就更方便了。在進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換時(shí)，有時(shí)還要用到反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議RARP。RARP使只知道自己物理地址的主機(jī)能夠知道其IP地址。這種主機(jī)往往是無盤工作站。這種無盤工作站一般只要運(yùn)行其ROM中的文件傳送代碼，就可用下行裝載方法，從局域網(wǎng)上其他主機(jī)得到所需的操作系統(tǒng)和TCP/IP通信軟件，但這些軟件中并沒有IP地址。無盤工作站要運(yùn)行ROM中的RARP來獲得其IP地址。RARP的工作過程大致如下。為了使RARP能工作，在局域網(wǎng)上至少有一個(gè)主機(jī)要充當(dāng)RARP服務(wù)器，無盤工作站先向局域網(wǎng)發(fā)出RARP請(qǐng)求分組（在格式上與ARP請(qǐng)求分組相似），并在此分組中給出自己的物理地址。RARP服務(wù)器有一個(gè)事先做好的從無盤工作站的物理地址到IP地址的映射表，當(dāng)收到RARP請(qǐng)求分組后，RARP服務(wù)器就從這映射表查出該無盤工作站的IP地址。然后寫入RARP響應(yīng)分組，發(fā)回給無盤工作站。無盤工作站用這樣的方法獲得自己的IP地址。IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式在TCP/IP的標(biāo)準(zhǔn)中，各種數(shù)據(jù)格式常常以32bit（即4字節(jié)）為單位來描述。如REF_Ref65982\r\h圖7-7所示，是IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式。IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式如REF_Ref65982\r\h圖7-7所示，一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分長度是固定的20個(gè)字節(jié)，后面部分的長度則是可變長度。下面介紹首部各字段的意義。IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分版本：版本字段站4bit，指IP協(xié)議的版本。通信雙方使用的IP協(xié)議的版本必須一致。目前使用的IP協(xié)議版本為4。首部長度：首部長度字段占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個(gè)單位（一個(gè)單位為4字節(jié)），因此IP的首部長度的最大值是60字節(jié)。當(dāng)IP分組的首部長度不是4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)，必須利用最后一個(gè)填充字段加以填充。這樣，數(shù)據(jù)部分永遠(yuǎn)在4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)開始，這樣在實(shí)現(xiàn)起來會(huì)比較方便。首部長度限制為60字節(jié)的缺點(diǎn)是有時(shí)（如采用源站選路時(shí)）不夠用。但這樣做的用意是要用戶盡量減少額外的開銷。服務(wù)類型：服務(wù)類型字段共8bit長，用來獲得更好的服務(wù)。服務(wù)類型字段的前三個(gè)比特表示優(yōu)先級(jí)，它可使數(shù)據(jù)報(bào)具有8個(gè)優(yōu)先級(jí)中的一個(gè)。第4個(gè)比特是D比特，表示要求有更低的時(shí)延。第5個(gè)比特是T比特，表示要求有更高的吞吐量。第6個(gè)比特是R比特，表示要求有更高的可靠性，即在數(shù)據(jù)報(bào)傳的過程中，被結(jié)點(diǎn)交換機(jī)丟棄的概率要更小些。第7個(gè)比特是C比特，是新增加的，表示要求選擇價(jià)格更低廉的路由。最后一個(gè)比特目前尚未使用?？傞L度：總長度指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)?？傞L度字段為16bit，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長度為65535字節(jié)。這在當(dāng)前是夠用的。當(dāng)很長的數(shù)據(jù)報(bào)要分段進(jìn)行傳送時(shí)，“總長度”不是指未分段前的數(shù)據(jù)報(bào)長度，而是指分段后每個(gè)段的首部長度與數(shù)據(jù)長度的總和。標(biāo)識(shí)：標(biāo)識(shí)字段的意義和OSI的IPDU中的數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)符的意義一樣，是為了使分段后的各數(shù)據(jù)報(bào)段最后能準(zhǔn)確地重裝成為原來的數(shù)據(jù)報(bào)。請(qǐng)注意：這里的“標(biāo)識(shí)”并沒有順序號(hào)的意思，因?yàn)镮P是無連接服務(wù)，數(shù)據(jù)報(bào)不存在按序接收的問題。標(biāo)志：標(biāo)志字段占3bit。目前只有前兩個(gè)比特有意義。標(biāo)志字段中的最低位記為MF（MoreFragment）。MF=1即表示后面還有分段的數(shù)據(jù)報(bào)。MF=0表示這已是若干數(shù)據(jù)報(bào)段中的最后一個(gè)。標(biāo)志字段中間的一位記為DF（Don'tFragment）。只有當(dāng)DF=0時(shí)才允許分段。段偏移：段偏移字段的意義和OSI的IPDU中規(guī)定的相似，只是表示的單位不同。這里是以8個(gè)字節(jié)為偏移單位?？梢奍P數(shù)據(jù)報(bào)的段偏移字段（13bit長）和OSI的IPDU的段偏移字段（16bit長）是相當(dāng)?shù)摹勖簤勖侄斡洖門TL（TimeToLive），其單位為秒。壽命的建議值是32秒。但也可設(shè)定為3-4秒，或甚至255秒。協(xié)議：協(xié)議字段占8bit，它指出此數(shù)據(jù)攜帶的運(yùn)輸層數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便目的主機(jī)的IP層知道應(yīng)將此數(shù)據(jù)報(bào)上交給哪個(gè)進(jìn)程。常用的一些協(xié)議和響應(yīng)的協(xié)議字段值（寫在協(xié)議后面的括弧中）是：UDP（17），TCP（6），ICMP（1），GGP（3），EGP（8），IGP（9），OSPF（89），以及ISO的TP4（29）。首部檢驗(yàn)和：此字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部，不包括數(shù)據(jù)部分。不見眼數(shù)據(jù)部分是因?yàn)閿?shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過一個(gè)結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)處理機(jī)就要重新計(jì)算一下首部檢驗(yàn)和（一些字段，如壽命、標(biāo)志、段偏移等都可能發(fā)生變化）。如將數(shù)據(jù)部分一起檢驗(yàn)，計(jì)算的工作量就太大了。地址：源站IP地址字段和目的站IP地址字段都各占4字節(jié)。任選代碼的格式IP首部的可變部分IP首部的可變部分就是一個(gè)任選字段。任選字段用來支持排錯(cuò)、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。此字段的長度可變，從一個(gè)字節(jié)到40個(gè)字節(jié)不等，取決于所選擇的項(xiàng)目。某些任選項(xiàng)目只需要一個(gè)字節(jié)，它只包括一個(gè)字節(jié)的任選代碼。如REF_Ref66085\r\h圖7-8所示，是任選代碼的格式。還有些任選項(xiàng)目需要多個(gè)字節(jié)，但其第一個(gè)字節(jié)的格式仍為如REF_Ref66085\r\h圖7-8所示的那樣。這些任選項(xiàng)一個(gè)個(gè)拼接起來，中間不需要有分隔符，最后用全0的填充字段補(bǔ)齊成為4字節(jié)的整數(shù)倍?？梢钥闯?，任選代碼共有三個(gè)字段。第一個(gè)字段是復(fù)制字段，占1bit，它的作用是控制網(wǎng)絡(luò)中的路由器在將數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分段時(shí)所作的選擇。當(dāng)復(fù)制字段為1時(shí)，必須將此任選字段復(fù)制到每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)段。而當(dāng)復(fù)制字段為0時(shí)，就只復(fù)制到第一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)段上。第二個(gè)字段是任選類別字段，占2bit。但目前只有兩種可供選用，如REF_Ref66280\r\h圖7-9所示。任選類別及意義第三個(gè)字段是任選編號(hào)，占5個(gè)字節(jié)，它指出任選是做什么用的。屬于任選類別0的有下列一些任選編號(hào)：任選編號(hào)為0：指出這是任選項(xiàng)目中的最后一個(gè)。任選編號(hào)為1：無操作，用于需要按每4個(gè)字節(jié)對(duì)齊之用。和填充字段的功能是一樣的。以上兩種都是只使用一個(gè)字節(jié)的任選代碼。下面的幾種則要使用若干個(gè)字節(jié)。任選編號(hào)為2：為安全用的。只用在美國國防系統(tǒng)來傳送機(jī)密文件。路由器在檢測到這一安全任選項(xiàng)目時(shí)，就要使該數(shù)據(jù)報(bào)不要離開安全的環(huán)境。在商業(yè)上尚無此應(yīng)用。任選編號(hào)為7：為記錄路由用的，其長度是可變的。REF_Ref66314\r\h圖7-10所示，是記錄路由的任選項(xiàng)目的格式。記錄路由的任選項(xiàng)目的格式這種數(shù)據(jù)報(bào)是用來監(jiān)視和控制互連網(wǎng)中的路由器是如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)的。源站發(fā)出一個(gè)空白的表，讓數(shù)據(jù)報(bào)所經(jīng)過的個(gè)路由填上其IP地址，以獲得路由信息。前三個(gè)字節(jié)是：任選代碼字段其中的三個(gè)字段分別填入0，0，和7。長度字段填入此任選項(xiàng)目的長度，包括這前三個(gè)字節(jié)。指針字段指出下一個(gè)可填入IP地址的空白位置的偏移量。在這之后，就是若干個(gè)4字節(jié)長的IP地址，讓各個(gè)路由器填入。當(dāng)一個(gè)路由器收到包含有記錄路由任選項(xiàng)目的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先檢查指針?biāo)傅奈恢檬欠癯^了表的長度。如不超過，則填入自己的IP地址，并將指針值加4，然后轉(zhuǎn)發(fā)出去。但如表已填滿，則不填入自己的IP地址，而僅僅轉(zhuǎn)發(fā)此數(shù)據(jù)報(bào)。一般的計(jì)算機(jī)在受到這樣的數(shù)據(jù)報(bào)是，并不會(huì)理睬該數(shù)據(jù)報(bào)中所記錄的路由。因此，源站必須和有關(guān)站的主機(jī)協(xié)商好，請(qǐng)目的主機(jī)在收到記錄的路由信息后，將路由信息提取出來，并發(fā)回源站。下面兩任選項(xiàng)目都是關(guān)于源站選路的。任選編號(hào)為3：不嚴(yán)格的源站選路（loosesourcerouting），其長度是可變的。任選編號(hào)為9：嚴(yán)格的源站選路（strictsourcerouting），其長度也是可變的。源站選路本來是源站將數(shù)據(jù)報(bào)傳送的路由事先規(guī)定好。嚴(yán)格的源站選路不允許改變?cè)凑疽?guī)定好的路由。但不嚴(yán)格的源站選路允許在數(shù)據(jù)報(bào)傳送的過程中，將路由表中源站已規(guī)定要經(jīng)過的一些路由器，改換成別的路由器。源站選路任選項(xiàng)目的格式與圖中記錄路由的相似。前面也是三個(gè)固定的字節(jié)，但任選代碼字節(jié)中的三個(gè)字段應(yīng)分別填入1，0和3（不嚴(yán)格的源站選路）以及1，0和9（嚴(yán)格源站選路）。此外，這三個(gè)字節(jié)后的IP地址表不是空的，而是事先由源站寫好的。數(shù)據(jù)報(bào)按源站指定的路由傳送。當(dāng)路由器收到此數(shù)據(jù)報(bào)后，若指針已超過表的范圍，則轉(zhuǎn)發(fā)此數(shù)據(jù)報(bào)，不寫任何數(shù)據(jù)。若指針的指示是正確的，則填入自己的IP地址（覆蓋掉原來的IP地址），并按照表中指出的一下一個(gè)地址轉(zhuǎn)發(fā)出去。這里要注意：一個(gè)路由器有兩個(gè)或兩個(gè)以上IP地址。原來在這個(gè)任選項(xiàng)目路由表中寫入的是路由器的入口IP地址，而路由器寫的IP地址則是路由器的出口IP地址。在數(shù)據(jù)報(bào)中加入源站選路任選項(xiàng)目，可以使網(wǎng)絡(luò)的管理者了解沿網(wǎng)絡(luò)中的某一條通路的通信狀況是否正常。一般的用戶并不使用這一功能。最后一個(gè)任選項(xiàng)目是Internet的時(shí)間戳。任選編號(hào)為4：作時(shí)間戳用，其長度是可變的。格式和圖中類似，但一開始除了原來的任選代碼字段（填入0，2和4）、長度字段和指針字段這三個(gè)字節(jié)外，再加上一個(gè)字節(jié)的溢出和標(biāo)志兩個(gè)字段。標(biāo)志字段區(qū)分幾種情況：（1）只寫入時(shí)間戳；（2）寫入IP地址和時(shí)間戳；（3）IP地址由源站規(guī)定好，路由器只寫入時(shí)間戳。溢出字段寫入一個(gè)數(shù)，此數(shù)值即數(shù)據(jù)報(bào)所經(jīng)過的路由器的最大數(shù)目（考慮到太多的時(shí)間戳可能會(huì)寫不下）。時(shí)間戳記錄了路由器收到數(shù)據(jù)報(bào)的日期和時(shí)間，占用了4個(gè)字節(jié)。時(shí)間的單位是毫秒，是從午夜算起的通用時(shí)間（UniversalTimer），也就是以前的格林尼治時(shí)間。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)的本地時(shí)間和時(shí)鐘不一致時(shí)，記錄的時(shí)間戳?xí)幸恍┱`差。時(shí)間戳可用來統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)路由器產(chǎn)生的時(shí)延和時(shí)延的變化。IP路由及協(xié)議路由技術(shù)概述在互連網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇要使用路由器，它平等地看待每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。不論是較大的廣域網(wǎng)還是較小的局域網(wǎng)，在路由器看來都只是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。因此在圖中將每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)畫成為一片去，表示路由器產(chǎn)不知道在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)分組是如何選擇具體的路由。路由器只是根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)報(bào)上的目的主機(jī)地址選擇一個(gè)合適的路由器（通過某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)），將數(shù)據(jù)報(bào)傳送到下一個(gè)路由器。通路上最后的路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)報(bào)送交目的主機(jī)。路由器將分組在某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中走過的通路（從進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)算起到離開網(wǎng)絡(luò)為止），在邏輯上看成是一個(gè)路由單位，并將此路由單位稱為一個(gè)路由段（hop），或簡稱為段。例如，如REF_Ref66369\r\h圖7-11所示，主機(jī)A到主機(jī)C共經(jīng)過了3個(gè)網(wǎng)絡(luò)和2個(gè)路由器，因此共經(jīng)過3個(gè)路由段；從主機(jī)A到主機(jī)B則經(jīng)過了5個(gè)網(wǎng)絡(luò)和4個(gè)路由器，即經(jīng)過5個(gè)路由段。由此可見，若一結(jié)點(diǎn)通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)與另一結(jié)點(diǎn)相連接，則此二結(jié)點(diǎn)相隔一個(gè)路由段，因而在互連網(wǎng)中是相鄰的。同理，相鄰的路由器是指這兩個(gè)路由器都連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。一個(gè)路由器到本網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)主機(jī)的路由段數(shù)算作零。在REF_Ref66369\r\h圖7-11中用粗的箭頭表示這些路由段。至于每一具路由段又由哪幾條鏈路構(gòu)成，路由器并不關(guān)心。路由段的概念在互連網(wǎng)的情況下，只能計(jì)算各條通路所包含的路由段數(shù)。由于網(wǎng)絡(luò)大小可能相差很大，而每個(gè)路由段的實(shí)際長度并不相同。因此對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)，可以將其路由段乘以一個(gè)加權(quán)系數(shù)，用加權(quán)后的路由段數(shù)來衡量通路的長短。因此，如果把互連網(wǎng)中的路由器看成是網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)，把互連網(wǎng)中的一個(gè)路由段看成是網(wǎng)絡(luò)中的一條鏈路，那么互連網(wǎng)中的路由選擇就與簡單網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇相似了。采用路由段數(shù)最小的路由有時(shí)也不一定是理想的。例如，經(jīng)過三個(gè)局域網(wǎng)路由段的路由可能比經(jīng)過兩個(gè)廣域網(wǎng)絡(luò)路由段的路由快得多。IP地址與物理地址下面通過一個(gè)最簡單的例子IP地址和物理地址在選路過程中的作用。設(shè)主機(jī)A要向主機(jī)B發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。兩個(gè)主機(jī)分別連接在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過一個(gè)路由器相連。主機(jī)A的IP層收到欲發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)后，就比較目的主機(jī)和源主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼是否相同（這就是從數(shù)據(jù)報(bào)首部的IP地址中抽出網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼net-id部分進(jìn)行比較）。如相同，則表明這兩個(gè)主機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，這樣就只需要用目的主機(jī)的物理地址進(jìn)行通信。如果不知道目的主機(jī)的物理地址，則可向ARP進(jìn)行查詢。但當(dāng)主機(jī)A和B的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼不一樣時(shí)，就表明它們連接在不同的網(wǎng)絡(luò)上，因此必須將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)給路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。源主機(jī)從配置中讀出路由器的IP地址。然后從ARP得到路由器的物理地址。隨后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給這個(gè)路由器。這里要強(qiáng)調(diào)指出，在數(shù)據(jù)報(bào)的首部寫上的源IP地址和目的IP地址是指正在通信的兩個(gè)主機(jī)的IP地址。路由器的IP地址并沒有出現(xiàn)在數(shù)據(jù)報(bào)的首部中。當(dāng)然，路由器的IP地址是很有用的，但它是用來使源主機(jī)得知路由器的物理地址?？傊?，數(shù)據(jù)報(bào)在一個(gè)路由段上傳送時(shí)，要用物理地址才能找到路由器。如REF_Ref66502\r\h圖7-12所示，是上述概念的示意圖。這就是：MAC地址（設(shè)物理地址就是局域網(wǎng)的MAC地址）用于主機(jī)到路由器之間的通信（即在一個(gè)路由段上通信），而IP地址則用于兩個(gè)主機(jī)之間的通信，并用來決定找哪一個(gè)路由器。符號(hào)（1）到（8）表示數(shù)據(jù)報(bào)傳送的先后順序。兩個(gè)主機(jī)通過路由進(jìn)行通信我們應(yīng)當(dāng)注意到，路由器由于連接在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，因此具有兩上IP地址和兩個(gè)物理地址（MAC地址）。主機(jī)A發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過路由器后，數(shù)據(jù)報(bào)中的兩個(gè)IP地址都沒有發(fā)生變化，但數(shù)據(jù)幀中的MAC地址（源地址和目的地址）卻都改變了。最后發(fā)回來的信息是主機(jī)B向主機(jī)A的應(yīng)答（7和8）。上面的簡單例子只有一個(gè)路由器。在更加復(fù)雜的例子中，兩個(gè)通信的主機(jī)要經(jīng)過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和路由器。這時(shí)，通信的通路上緊后的路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)報(bào)交付給目的主機(jī)。通過路由表進(jìn)行選路當(dāng)源主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，IP層先檢查目的主機(jī)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼。如發(fā)現(xiàn)與源主機(jī)處在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，則不經(jīng)過路由器，只要按照目的主機(jī)的物理地址傳送即可。如目的主機(jī)不是和源主機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，那么就查一下是否對(duì)此特定的目的主機(jī)規(guī)定了一個(gè)特定的路由。如有，則按此路由進(jìn)行傳送。這種情況有時(shí)很有用，因?yàn)樵谀承┣闆r下，需要對(duì)到達(dá)某一個(gè)目的主機(jī)的特定路由進(jìn)行性能測試。如不屬于以上情況，則應(yīng)查找路由表。路由表中寫明，找某某網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)，應(yīng)通過路由器的哪個(gè)物理端口，然后就可找到某某路由器（再查找這個(gè)路由器的路由表），或者不再經(jīng)過別的路由器而只要在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中直接傳送這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。為了不使路由表過于龐大，可以在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個(gè)默認(rèn)路由器（defaultrouter）。凡遇到在路由表中查不到要找的網(wǎng)絡(luò)，就將此數(shù)據(jù)報(bào)交給網(wǎng)絡(luò)中的默認(rèn)路由器。默認(rèn)路由器繼續(xù)負(fù)責(zé)下一步的選路。這對(duì)只用一個(gè)路由器與Internet相連的的小網(wǎng)特別方便，因?yàn)橹灰皇前l(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)，統(tǒng)統(tǒng)送交給默認(rèn)路由器。如REF_Ref66539\r\h圖7-13所示的例子，說明其中一個(gè)路由器（路由器R8）的路由表的主要內(nèi)容。這里有7個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過8個(gè)路由器互連在一起。我們應(yīng)注意到，每一個(gè)路由器具有不止一個(gè)IP地址。圖中各網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字是該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址（前面講過，主機(jī)號(hào)碼為全零的IP地址就是網(wǎng)絡(luò)地址）。路由器8由于與三個(gè)網(wǎng)絡(luò)相連，因此有三個(gè)IP地址和三個(gè)物理端口。各路由表的數(shù)據(jù)可以是人工輸入，也可能通過各種路由選擇協(xié)議來生成。路由表舉例大多數(shù)路由協(xié)議都可以歸為兩類：距離向量路由協(xié)議和連接狀態(tài)路由協(xié)議。在距離向量路由協(xié)議中，路由以“距離”、“方向”形式的向量進(jìn)行傳播。其中，“距離”由具體的量度來表示；“方向”由下一跳路由器來表示，如目的網(wǎng)絡(luò)A可以通過路由器X經(jīng)過五個(gè)路由器到達(dá)。因?yàn)槊總€(gè)路由器都是在它的鄰居所生成的路由信息的基礎(chǔ)上構(gòu)造自己的路由信息，所以距離向量路由協(xié)議被稱為“Routingbyrumor”－根據(jù)傳言進(jìn)行路由。距離向量路由協(xié)議的特點(diǎn)距離向量路由協(xié)議以廣播的方式定時(shí)向網(wǎng)絡(luò)中傳播路由信息，下面將詳細(xì)闡述這類路由協(xié)議的特點(diǎn)。（1）定時(shí)更新定時(shí)更新是指路由協(xié)議以某個(gè)時(shí)間間隔定時(shí)地發(fā)送路由更新信息，如果路由更新頻率太高，會(huì)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬，甚至造成網(wǎng)絡(luò)阻塞；如果更新頻率太低，又會(huì)造成收斂時(shí)間太長，影響對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兊倪m應(yīng)能力。（2）鄰居在路由器的環(huán)境中，鄰居總是指具有共同數(shù)據(jù)鏈路的路由器。距離向量路由協(xié)議向鄰居路由器發(fā)送路由信息，依靠鄰居將路由信息在網(wǎng)絡(luò)中繼續(xù)傳遞。可以看出，距離向量路由協(xié)議使用的是一跳接一跳的更新方式。（3）廣播更新信息距離向量路由協(xié)議通過廣播的方式傳送協(xié)議信息。（4）全路由表更新距離向量路由協(xié)議在路由更新時(shí)，向鄰居廣播它的路由表中的所有內(nèi)容；它的鄰居在收到路由信息后，從中選出自己需要的信息，然后將其他信息丟掉。（5）RoutingbyRumor距離向量路由協(xié)議根據(jù)鄰居路由器的路由表建立自己的路由表，由于路由更新采用一跳接一跳的形式，所以距離向量路由協(xié)議的收斂也是一跳接一跳地進(jìn)行。距離向量協(xié)議提供的路由信息就象路標(biāo)一樣，它只給出了目的地和方向，并沒有提供整個(gè)路徑的詳細(xì)信息。在發(fā)生某些意外錯(cuò)誤時(shí)，距離向量協(xié)議是比較脆弱的。在距離向量路由協(xié)議中，每個(gè)路由器收到的路由信息象路標(biāo)一樣指示了目的地的方向和距離，它們并不知道整個(gè)路徑上的情況，因此距離向量路由協(xié)議在收到偶然事件造成的錯(cuò)誤信息時(shí)，很容易產(chǎn)生路由錯(cuò)誤；與距離向量路由協(xié)議不同，鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的每個(gè)路由器所得到的路由信息就象交通圖一樣描述了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的圖譜結(jié)構(gòu)，因此鏈路狀態(tài)路由協(xié)議就避免了收到偶然錯(cuò)誤信息的影響。在鏈路狀態(tài)協(xié)議中，每個(gè)路由器都只傳播與自己有關(guān)的信息（與自己直接相連的網(wǎng)絡(luò)連接以及連接的狀態(tài)），收到信息的路由器會(huì)對(duì)此信息進(jìn)行記錄，然后不加修改地向其它路由器傳送。當(dāng)路由更新過程結(jié)束后，每個(gè)路由器都具有相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，然后根?jù)自己所收到的信息獨(dú)立地計(jì)算到其它路由器的最優(yōu)路徑。鏈路狀態(tài)協(xié)議有時(shí)也被稱為最短路徑優(yōu)先協(xié)議。雖然鏈路狀態(tài)路由協(xié)議要比距離向量路由協(xié)議復(fù)雜的多，但它的過程并不復(fù)雜，鏈路狀態(tài)路由協(xié)議主要包括以下過程：每個(gè)路由器都和它的鄰居建立鄰接關(guān)系每個(gè)路由器向與它建立鄰接關(guān)系的鄰居發(fā)送鏈路狀態(tài)通知（LSA，也稱為鏈路狀態(tài)報(bào)文－LSP）報(bào)文。報(bào)文中包括與該路由器直接相連的鏈路、鏈路的狀態(tài)、相應(yīng)接口的量度以及通過該鏈路所連接的所有鄰居。每個(gè)鄰居在收到鏈路狀態(tài)報(bào)文后，都繼續(xù)向它們各自的鄰居傳送。每個(gè)路由器都把它們所收到的LSA保存在數(shù)據(jù)庫中，如果每個(gè)路由器都正常工作，最終所有路由器的路由信息是一致的。每個(gè)路由器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，又稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，表示了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。使用Dijkstra算法，每個(gè)路由器獨(dú)立地計(jì)算到其它路由器的最短路徑。RIPRIP是一個(gè)幾乎在任何一個(gè)TCP/IP主機(jī)或路由器中都實(shí)現(xiàn)的、最普通距離向量路由協(xié)議。事實(shí)上在80年代中期，隨著一些UNIX版本的發(fā)行，RIP就已經(jīng)被廣泛傳播開了。RIP在功能上的主要特征包括以下幾個(gè)方面：RIP具有距離向量路由算法。RIP把轉(zhuǎn)發(fā)跳（h