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计算机网络网络层路由算法

网络层是计算机网络中的一个重要层次，负责提供节点之间的数据传输服务。网络层的核心任务是进行路由选择，即根据不同的路由算法选择最佳的路径来传输数据包。本文将介绍常见的几种网络层路由算法，并对其进行分析和比较。

1.静态路由算法

静态路由算法是指路由表在网络建立之初静态地配置好，不会随着网络的变化而改变。常见的静态路由算法有默认路由、固定路由和策略路由等。静态路由算法的优点是简单易懂，配置方便，适用于网络规模不大且变动较少的场景。但是缺点是无法适应网络拓扑的变化，不利于负载均衡和故障恢复。

2.距离向量路由算法

距离向量路由算法是一种分布式路由算法，具有良好的自适应性和容错性。每个节点只知道与其相邻节点的距离，通过交换距离向量表来实现路由选择。常见的距离向量路由算法有RIP（Routing Information Protocol）和IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）等。距离向量路由算法的优点是实现简单，计算量小。但是缺点是不能解决环路问题和计数到无穷问题，容易产生路由震荡。

3.链路状态路由算法

链路状态路由算法是另一种分布式路由算法，采用全局信息来计算最佳路径。每个节点需要发送链路状态信息给其他节点，并根据收到的信息构建全局拓扑图，再利用迪杰斯特拉算法等来计算最短路径。常见的链路状态路由算法有OSPF（Open Shortest Path First）和IS-IS

（Intermediate System to Intermediate System）等。链路状态路由算法的优点是计算准确，能够解决路由环路和计数到无穷问题。但是缺点是占用较大的计算和存储资源，并且对网络中的链路状态信息要求较高。

计算机网络培训ppt课件

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汇报人： 2023-12-21
目录
• 计算机网络概述 • 网络协议与通信原理 • 局域网技术 • 广域网技术 • 网络安全与管理 • 网络应用与服务
计算机网络概述
01
计算机网络的定义与发展
定义
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
发展历程
计算机网络经历了从ARPANET到Internet的发展历程，随着技术的进步和应用需求的推动，计算机网络逐渐从局部范围扩展到全球范围，从单一的数据通信网发展成为集数据、语音、图像等多种业务于一体的综合业务数字网。
计算机网络的基本组成
网络硬件
网络资源
包括计算机、网络通信设备、传输介质等。
区域。
特点
高数据传输速率、低误码率、短距离通信、通常采用广播方式进
行通信等。
组成
局域网由网络硬件（如服务器、工作站、网卡、集线器、交换机等）和网络软件（如网络操作系统、网络协议、网络管理软件等
）组成。
以太网技术
定义
以太网（Ethernet）是一种基于 IEEE 802.3标准的局域网技术，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）访问控制方法。

32计算机网络ppt课件(16张PPT)

网卡
计算机与网络相连的接口卡，实现计算机与网
络之间的数据交换。
调制解调器
将数字信号转换为模拟信号进行传输，或将模拟信号转换为数字信号
进行接收。
04
数据链路层
数据链路层的基本概念
数据链路层的定义
数据链路层是OSI七层模型中的第二层，负责将数据从一个节点可靠地传输到相邻节点。
数据链路层的功能
• 物理层：在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
03
物理层
物理层的基本概念
01
02
03
物理层的Biblioteka Baidu义
物理层是计算机网络体系结构中的最底层，负责传输比特流。
集线器
集线器是一种特殊的中继器，作为网络传输介质的中央节点，它克服了介质单一通道的缺陷。以集线器为中心的优点是当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作。
05
网络层
网络层的基本概念
网络层的作用
实现不同网络之间的数据传输，提供路由选择和逻辑地址寻址功
能。
网络层的核心设备
UDP协议的特性
无连接、不可靠传输、尽力而为的服务。

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流量控制
流量控制机制用于防止发送方发送数据的速率超过接收方的处理能力，从而避免数据丢失和网络拥塞。常见的流量控制方法有停止-等待协议、滑动窗口协议等。
04 网络层与传输层
网络层的基本概念与功能
网络层的基本概念
网络层是OSI七层模型中的第三层，负责在网络中传输数据报，提供路由选择和逻辑地址寻址等功能。
逻辑地址寻址
使用IP地址进行寻址，确保数据报能够正确到达目的主机。
路由选择
根据网络拓扑结构和路由算法，选择最佳路径将数据报从源主机传输到目的主机。
数据报的分段与重组
在传输过程中，网络层可能需要对数据报进行分段，并在接收端进行重组，以适应不同网络的最大传输单元（MTU）。
IP地址与子网划分
01
星型、环型、总线型、树型和网状型等。
以太网技术
以太网（Ethernet）的概念
01
一种基带局域网技术，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲
突检测）访问控制方法。
以太网的发展历程
02
从10Mbps的标准以太网，到100Mbps的快速以太网，再到
1Gbps的千兆以太网和10Gbps的万兆以太网。
以太网的帧格式
DNS的基本概念
DNS是域名系统（Domain Name System）的缩写，用于将用户易于记忆的域名转换为计
算机能够识别的IP地址。

[计算机网络：自顶向下方方法](中文版课件)第四章

一条VC由下列组成:
1. 2. 3.
从源到目的地的路径 VC号是标识沿路径每条链路的号码沿路径路由器中转发表中的项
属于VC的分组携带一个VC号每条链路的VC号必须改变新的VC号来自转发表
网络层
13
转发表
VC号
12 22 32
1
3
2
西北路由器中的转发表 :
入接口 1 2 3 1 … 入VC # 12 63 7 97 …
40亿可能的项
链路接口
0
1
2
3
网络层 17
最长前缀匹配
前缀匹配 11001000 00010111 00010 11001000 00010111 00011000 11001000 00010111 00011 otherwise 例子目的地址: 11001000 00010111 00010110 10100001 哪个接口? 目的地址: 11001000 00010111 00011000 10101010 哪个接口? 链路接口 0 1 2 3
网络层
29
输入端口排队
交换结构比组合的输入端口慢-> 排队可能出现在输入队
列线头(HOL)阻塞: 排队的数据报在队列的前面阻碍队列中的其他数据报转发由于输入缓存溢出，出现排队时延和丢包!
交换结构
在时间t输出端口竞争，仅一个红色分组能被传输

《计算机网络课件》PPT

计算机网络课件PPT
本PPT将详细讲述计算机网络的相关知识和技术，以及它们的应用和实现。
课程概述及学习目标
1 掌握基本概念
2 熟练掌握协议和技术
了解计算机网络的基本概念、组成和工作原理。
熟练掌握TCP/IP协议、IP地址和子网划分、路由算法、 DNS解析、FTP协议等技术。
3 具备实践能力
通过实验项目，掌握计算机网络的实现和应用。
讲解路由发生错误的场景和原因，并解决常见的路由问题。
ICMP协议与Ping工具
1
Ping工具
2
讲解Ping工具的使用，讲解Ping命令
的工作原理和参数选项。
3
ICMP协议
详细介绍ICMP协议的特点和作用，讲解常用的ICMP消息类型。
Traceroute工具
介绍Traceroute工具的原理和使用，深入剖析路由器跟踪技术。
DHCP协议与DHCP服务器
1 DHCP协议
介绍DHCP协议的特点和作用，讲解如何自动获取IP地址和参数。
2 DHCP服务器
详细介绍DHCP服务器的配置和管理，深入解析DHCP 协议的实现和应用。
3 IP分配策略
讲解IP地址分配策略和改进方案，介绍如何保证网络资源的可用性。
HTTP协议及其实现
HTTP协议
详细介绍HTTP协议的特点和作用，深入了解HTTP请求和响应报文。

计算机网络基础ppt课件完整版本

编辑版pppt
12
路由器
路由器（Router）是一种典型的网络层设备，对经过的分组进行处理，同时它还要运行路由协议，生成路由表，对每一个分组进行寻路，并转发到相应的输出端口。
路由器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。
编辑版pppt
11
从带宽来看，集线器不管有多少个
端口，所有端口都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待；同时集线器只能工作在半双工模式下。而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下也可以工作在全双工模式下。
编辑版pppt
9
应用层表示层会话层运输层
网络层数据链路层
物理层 OSI/RM
服务访问点
[] [] 逻辑链路控制LLC
媒体接入控制MAC
物理层
编辑版pppt IEEE 802

计算机网络基础ppt课件

如何通过局域网上网
2）协议软件协议—在通信过程中，通信双方共同遵守的一组约定和规则 TCP/IP（传输控制协议/网间互联） Internet使用的协议每台计算机，必需遵守TCP/IP协议 TCP/IP协议软件
如何通过局域网上网
2. 硬件安装与网络连接
1）关机，将网卡插到计算机的一个扩展槽中
传输介质：光纤、无屏蔽双绞（UTP)
网络设备: 集线器（HUB)
交换机（Switch) 路由器(Router)
如何上网
集线器（HUB) 交换机（Switch) 路由器(Router)
交换机和集线器的区别
从OSI体系结构来看，集线器属于 OSI的第一层物理层设备，而交换机属于 OSI的第二层数据链路层设备。这就意味着集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法有效处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。
路由器
路由器（Router）是一种典型的网络层设备，对经过的分组进行处理，同时它还要运行路由协议，生成路由表，对每一个分组进行寻路，并转发到相应的输出端口。
路由器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。

2024版计算机网络简明教程(第4版)PPT全套教学课件

广域网的应用
实现不同地区、不同城市之间的计算机通信和数据共享，是互联网的基础设施之一。
ATM网络的工作原理与组网技术
ATM（Asynchronous Tra…
一种面向连接的、快速分组交换技术，以信元（Cell）为传输单位。
ATM网络的工作原理
通过建立虚电路（Virtual Circuit）进行数据传输，支持多种业务类型（如语音、数据、视频等）的综合传输。
04
应用层与网络安全
Chapter
应用层的基本概念与功能
应用层的基本概念
应用层的功能
提供用户界面
支持网络服务
数据格式转换
应用层是计算机网络体系结构中的最高层，负责为用户提供各种网络服务和应用程序接口。它直接与用户和应用程序交互，处理网络应用中的各种问题。
应用层的主要功能包括以下几个方面。
以太网的工作原理与组网技术
• 发送数据的同时继续监听信道，如果检测到冲突则立即停止发送，等待一段随机时间后重新尝试发送。
以太网的工作原理与组网技术
01
以太网的组网技术
02
采用星型、总线型或树型等物理拓扑结构，其中星型结构最为常见。
03
使用双绞线、同轴电缆或光纤等传输介质连接计算机和网络设备。
备组成。
无线局域网技术与应用
• 无线局域网具有组网灵活、移动性强、扩展方便等优点，但也存在传输速率相对较低、安全性较差等问题。

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网络层
负责数据包从源到宿的传递和网际互连，处理逻辑地址（IP地址）。
OSI七层模型
传输层
提供端到端的可靠传输服务，建立、管理和终止会话。
应用层
提供网络应用服务，如文件传输、电子邮件和万维网等。
会话层
负责在网络中的两节点之间建立、维持和终止通信，包括交换控制信息和协调通信过程。
表示层
负责数据的表示、加密和压缩，以确保发送的数据能被接收方正确解释。
数据链路层协议
PPP协议
PPP协议（Point-to-Point Protocol）是一种点对点的数据链路层协议，主要用于拨号上网等场景。PPP协议具有简单、灵活和可扩展等优点，支持多种网络层协议。
HDLC协议
HDLC协议（High-Level Data Link Control）是一种高级数据链路控制协议，主要用于广域网中。HDLC协议具有高效、可靠和灵活等特点，支持多种不同类型的链路和网络拓扑结构。
TCP/IP四层模型
网络接口层
对应OSI的物理层和数据
1
链路层，负责数据的传输
。
应用层
4
包含各种网络应用协议，如HTTP、FTP、SMTP等。
网络层
2
处理IP地址和路由选择，
确保数据包能够正确到达
目的地。
传输层
3

计算机网络-网络层-路由算法

计算机⽹络-⽹络层-路由算法

最优化原则

1.最佳路径的每⼀部分也是最佳路径

如果路由器J在从路由器I到K的最优路径上，那么从J到K的最优路径必定沿着同样的路由路径

2.通往路由器的所有最佳路径的并集是⼀棵称为汇集树

3.路由算法的⽬的

为所有路由器找出并使⽤汇集树

最短路径路由

Dijkstra算法

1.每个节点⽤从源节点沿已知最佳路径到该节点的距离来标注，标注分为临时性标注和永久性标注

2.初始时，所有节点都为临时性标注，标注为⽆穷⼤

3.将源节点标注为0，且为永久性标注，并令其为⼯作节点

4.检查与⼯作节点相邻的临时性节点，若该节点到⼯作节点的距离与⼯作节点的标注之和⼩于该节点的标注，则⽤新计算得到的和重新标注该节点

5.在整个图中查找具有最⼩值的临时性标注节点，将其变为永久性节点，并成为下⼀轮检查的⼯作节点

6.重复第四、五步，直到⽬的节点成为⼯作节点

泛洪算法

描述

⼀种将数据包发送到所有⽹络节点的简单⽅法,每个节点通过将其发送到所有其他链接之外来泛洪在传⼊链接上接收到的新数据包，它属于静态算法

问题

重复的数据包，由于循环可能会⽆限多

节点需要跟踪已泛洪的数据包以阻⽌洪泛

即使在跳数上使⽤限制也会成倍爆炸

两种解决措施

每个数据包的头中包含⼀个跳计数器，每经过⼀跳后该计数器减1，为0时则丢弃该数据包

记录哪些数据包已经被扩散了，从⽽避免再次发送这些数据包。⽅法：

1.每个数据包头⼀个序号，每次发送新数据包时加1

2.每个路由器记录下它所看到的所有(源路由器，序号)对

3.当⼀个数据包到达时，路由器检查这个数据包，若是重复的，就不再扩散了

计算机网络PPT课件

网络互连使用路由器
转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连网关由于比较复杂，目前使用得较少。互联网都是指用路由器进行互连的网络。
名词 internet 和 Internet
6.2 因特网的网际协议 IP
应用层运输层
ICMP 网际层各种应用层协议 (TELNET, FTP, SMTP 等) TCP, UDP IGMP
第 6 章网络互连（续）
6.6 IP 多播和因特网组管理协议 IGMP 6.6.1 IP 多播的基本概念 6.6.2 因特网组管理协议 IGMP 6.6.3 多播路由选择 *6.7 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT 6.8 下一代的网际协议 IPv6 (IPng) *6.8.1 解决 IP 地址耗尽的措施 *6.8.2 IPv6 的基本首部 6.8.3 IPv6 的扩展首部 6.8.4 IPv6 的地址空间 6.8.5 从 IPv4 到 IPv6 的过渡 6.8.6 ICMPv6
物理地址-->IP地址的映射（RARP）
(2)DHCP服务器接到DHCP请求时，给予响应，分配一个空闲的IP地址给客户端。
(3)客户端获得IP地址后，可以进行基于TCP/IP的通信，访问因特网。
6.2.4 IP 数据报的格式
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，

计算机网络技术全套教学课件pptx

准，规定了物理层设备的电气特性、机械特性和功能特性等方面的要求
。
15
04 数据链路层技术
2024/1/26
16
数据链路层基本概念与功能
数据链路层定义
位于物理层和网络层之间，负责建立、维持和释放数据链路连接，以及进行差错控制和流量控制。
01
02
帧同步
识别并处理比特流中的帧起始和帧结束。
03
差错控制
计算机网络技术全套教学课件pptx
2024/1/26
1
目录
2024/1/26
• 计算机网络概述 • 网络体系结构 • 物理层技术 • 数据链路层技术 • 网络层技术 • 传输层技术 • 应用层技术
2
01 计算机网络概述
2024/1/26
3
计算机网络的定义与发展
定义
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
第三阶段（20世纪70年代末至9…
开放式的标准化网络，局域网技术发展迅速。
第四阶段（20世纪90年代后）
因特网的广泛应用与网络计算技术的发展。
4
计算机网络的基本组成
计算机
包括服务器、工作站、集线器、交换机和路由器等。

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路由器之间的发送协议用来导引用户业务量。
例：IP协议
路由器之间的路由选择协议用来维护路由表。
例如：RIP IGRP协议。
2021/3/9
授课：XXX
6
路由器使用的协议
(1)被动路由协议的概念
所谓被动路由协议(Routed protocols)，是指网络层中可以提供足够地址信息的网络层协议。
❖ 注意
这里的“被动路由”，是指被路由，或为路由做准备，提供条件的含义。
由被动路由协议所确定的PDU，是可以通过网络来传递的，通常它们是从一个端系统被发往另一个端系统。
IP协议就是一个典型的被动路由协议。
❖ 问题：
为谁提供地址信息？什么要提供这一信息？
2021/3/9
授课：XXX
7
笔记问题1：
2021/3/9
授课：XXX
15
AS和IGP、EGP
自治系统 A
用内部网关协议 (例如，RIP)
R1
用外部网关协议 (例如，BGP-4)
R2
自治系统 B
用内部网关协议 (例如，OSPF)
自治系统之间的路由选择也叫做域间路由选择 (interdomain routing)，
自治系统内部的路由选择也叫做域内路由选择 (intradomain routing)
2021/3/9

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05 网络安全与防护
网络安全的定义与重要性
定义
网络安全是指保护网络系统免受未经授权的入侵和破坏，确保网络数据的机密性、完整性和可用性。
重要性
随着网络技术的快速发展，网络安全问题日益突出，保护网络安全对于企业和个人至关重要，避免遭受黑客攻击、数据泄露和系统崩溃等风险。
防火墙及其部署策略
总结词
SMTP是用于在计算机之间传输电子邮件的协议。
Leabharlann Baidu
VS
详细描述
SMTP协议是一种基于TCP协议的应用层协议，它使用客户/服务器模式进行邮件传输。SMTP服务器使用25号端口接收连接请求，客户端使用SMTP命令向服务器发送邮件。SMTP支持文本和二进制邮件传输，也支持加密和身份验证等功能。
广域网概述
广域网（Wide Area Network ，WAN）是将分布在不同地理位置的计算机互联起来形成的网络。
广域网覆盖的范围从几十公里到几千公里，可以连接多个城市和国家，甚至跨越几个洲。
广域网的主要技术包括X.25、帧中继、ATM等，这些技术用于实现长距离高速数据传输。
公用交换电话网络（PSTN）
PSTN（Public Switched Telephone Network）是公共
交换电话网络的缩写。
PSTN是一种基于电路交换技术的电话网络，提供话音通信服务

计算机网络技术全套ppt课件

组成
根据网络覆盖范围的不同，计算机网络可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。此外，根据网络拓扑结构的不同，还可分为星型、环型、总线型、树型和网状型等。
分类
计算机网络具有数据通信、资源共享、分布式处理和提高系统可靠性等功能。其中，数据通信是计算机网络最基本的功能，实现了计算机之间的信息交换；资源共享使得网络中的用户可以共享硬件、软件和数据等资源；分布式处理则将任务分散到多个计算机上进行处理，提高了处理效率；提高系统可靠性则通过冗余设计和容错技术等手段提高了网络的稳定性和可用性。
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汇报人：
2023-12-23
计算机网络概述网络体系结构与协议局域网技术广域网技术网络互联设备与技术网络安全与管理
计算机网络概述
01
定义
计算机网络是指将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。
简单邮件传输协议，用于发送电子邮件。SMTP使用TCP作为传输协议，默认端口是25。它支持邮件的发送、接收和转发等功能。
邮局协议第三版，用于接收电子邮件。POP3使用TCP作为传输协议，默认端口是110。它允许电子邮件客户端下载服务器上的邮件。
HTTPS协议
SMTP协议
POP3协议