計算機網絡復習提綱第2頁/共36頁計算機網絡復習提綱

目錄1. 計算機網絡體系結構 51.1. 計算機網絡概述 51.1.1. 計算機網絡的概念、組成與功能 51.1.2. 計算機網絡的分類 51.1.3. 計算機網絡的標準化工作及相關組織 51.2. 計算機網絡體系結構與參考模型 51.2.1. 計算機網絡分層結構 51.2.2. 計算機網絡協議、接口、服務等概念 61.2.3. ISO/OSI參考模型和TCP/IP模型 62. 物理層 72.1. 通信基礎 72.1.1. 信道、信號、寬帶、碼元、波特、速率、信源與信宿等基本概念 72.1.2. 奈奎斯特定理與香農定理 72.1.3. 編碼與調制 72.1.4. 電路交換、報文交換與分組交換 82.1.5. 數據報與虛電路 82.2. 傳輸介質 82.2.1. 雙絞線、同軸電纜、光纖與無線傳輸介質 82.2.2. 物理層接口的特性 82.3. 物理層設備 82.3.1. 中繼器 82.3.2. 集線器 83. 數據鏈路層 103.1. 數據鏈路層的功能 103.2. 組幀 103.3. 差錯控制 103.3.1. 檢錯編碼（循環冗余校驗碼CRC） 103.3.2. 糾錯編碼（海明碼） 113.4. 流量控制與可靠傳輸機制 113.4.1. 流量控制、可靠傳輸與滑動窗口機制 113.4.2. 停止-等待協議 123.4.3. 后退N幀協議(GBN) 123.4.4. 選擇重傳協議(SR) 123.5. 介質訪問控制 123.5.1. 信道劃分介質訪問控制：頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用、碼分多路復用的概念和基本原理 123.5.2. 隨即訪問介質訪問控制：ALOHA協議，CSMA協議，CSMA/CD協議，CSMA/CA協議 133.5.3. 輪詢訪問介質訪問控制：令牌傳遞協議 143.6. 局域網 143.6.1. 局域網的基本概念與體系結構 143.6.2. 以太網與IEEE802.3 143.6.3. IEEE802.11 143.6.4. 令牌環網的基本原理 143.7. 廣域網 153.7.1. 廣域網的基本概念 153.7.2. PPP協議 153.7.3. HDLC協議 153.8. 數據鏈路層設備 163.8.1. 網橋的概念及其基本原理 163.8.2. 局域網交換機及其工作原理 164. 網絡層 174.1. 網絡層的功能 174.1.1. 異構網絡互聯 174.1.2. 路由與轉發 174.1.3. 擁塞控制 174.2. 路由算法 174.2.1. 靜態路由與動態路由 174.2.2. 距離-向量路由算法 184.2.3. 鏈路狀態路由算法 194.2.4. 層次路由 214.3. IPv4 214.3.1. IPv4分組 214.3.2. IPv4地址與NAT 214.3.3. 子網劃分與子網掩碼、CIDR 224.3.4. ARP協議、DHCP協議與ICMP協議 224.4. IPv6 234.4.1. IPv6的主要特點 234.4.2. IPv6地址 234.5. 路由協議 244.5.1. 自治系統 244.5.2. 域內路由與域間路由 244.5.3. RIP路由協議 244.5.4. OSPF路由協議 254.5.5. BGP路由協議 254.6. IP組播 254.6.1. 組播的概念 254.6.2. IP組播地址 254.7. 移動IP 264.7.1. 移動IP的概念 264.7.2. 移動IP的通信過程 265. 傳輸層 275.1. 傳輸層提供的服務 275.1.1. 傳輸層的功能 275.1.2. 傳輸層尋址與端口 275.1.3. 無連接服務與面向連接服務 275.2. UDP協議 275.2.1. UDP數據報 275.2.2. UDP校驗 285.3. TCP協議 285.3.1. TCP段 285.3.2. TCP連接管理 295.3.3. TCP可靠傳輸 305.3.4. TCP流量控制與擁塞控制 306. 應用層 316.1. 網絡應用模型 316.1.1. 客戶機/服務器模型 316.1.2. P2P模型 316.2. DNS系統 316.2.1. 層次域名空間 316.2.2. 域名服務器 316.2.3. 域名解析過程 316.3. FTP 326.3.1. FTP協議的工作原理 326.3.2. 控制連接與數據連接 326.4. 電子郵件 326.4.1. 電子郵件系統的組成結構 326.4.2. 電子郵件格式與MIME 326.4.3. SMTP協議與POP3協議 336.5. WWW 336.5.1. WWW的概念與組成結構 336.5.2. HTTP協議 33

計算機網絡體系結構計算機網絡概述計算機網絡的概念、組成與功能計算機網絡是通過傳輸介質，通信設施和網絡通信協議，把分散在不同地點的計算機設備互連起來，實現資源共享和數據傳輸的系統。計算機網絡構成是由兩級子網組成的，即通信子網和資源子網。通信子網是網絡的核心，由于數據的傳輸、交換、連接和通信控制，通信子網由通信處理設備構成的節點和通信傳輸線路組成。節點又可以分為訪問節點和交換節點。資源子網是網絡的邊緣，也稱用戶子網，用于數據的處理、發送和接受，向網絡用戶提供各種網絡資源和網絡服務。計算機網絡雖有各種形式，但計算機網絡所提供的功能基本上是相似的，如數據通信，資源共享。計算機網絡的分類從網絡的作用范圍進行分類： a.廣域網（WAN） b.局域網（LAN） c.城域網（MAN） d.接入網（AN）從拓撲結構進行分類： a.總線 b.環形 c.星形 d.樹形 e.互連形 f.混合型從網絡的交換功能分類： a．電路交換 b.報文交換 c.分組交換（數據報+虛電路） d.信元交換從網絡的使用者進行分類： a.公用網 b.專用網計算機網絡的標準化工作及相關組織國際標準化組織(ISO)：為國際間的產品和服務交流提供標準模型。國際電信聯盟電信標準化部(ITU-T)：致力于研究和建立適用于一般電信領域或特定的電話和數據系統的標準。美國國家標準化協會(ANSI)：為美國國內自發的標準化過程提供一個全國的協調機構，為推動美國經濟的發展進一步推廣標準的采納應用。電氣與電子工程師協會(IEEE)：在電氣工程、電子、無線電以及相關的工程學分支中促進理論研究、創新活動和產品質量的提高。計算機網絡體系結構與參考模型計算機網絡分層結構根據計算機的兩級子網的結構，人們把計算機網絡的功能劃分為5個層次計算機設備及終端系統和通信子網的連接處，以及網絡節點與節點之間的物理連接處，應劃分一個層次，用于實現物理連接，稱為物理層，位置在各節點上。網絡中相鄰節點之間實現可靠傳輸應劃分一個層次，稱為數據鏈路層，位置在相鄰節點上。源主機和目的主機節點之間實現網絡傳輸的功能可劃分為一個層次，稱之為網絡層，位置在協議包傳輸路由經過的各個節點上，傳輸路由從源主機節點、中間經過的節點、到目的主機節點。在源端節點和目的端節點，及兩個通信的計算設備之間，為實現應用程序進程的可靠傳輸所提供的功能劃分為一個層次，稱為運輸層，位置在端節點上。網絡應用程序之間的可靠傳輸可劃分為一個層次，稱為應用層，位置在端節點上。計算機網絡協議、接口、服務等概念計算機網絡協議是計算機網絡中的計算機設備之間在相互通信時遵守的規則、標準和約定。接口是同一節點上相鄰層之間交換信息的連接處，或稱連接位置，也叫服務訪問點（SAP）底層通過接口向高層提供服務。在層次結構的網絡體系結構中，下層為上層提供服務，上層是服務用戶，下層是服務提供者。上下兩層通過服務訪問點交換必要的信息。下層為上層提供的服務由3部分組成：一是該層為上層提供的服務，而是下層為該層提供的服務，三是通過對等層協議與對等層實體交互取得的服務。ISO/OSI參考模型和TCP/IP模型OSI與TCP/IP的層次結構如下：OSI應用層表示層會話層運輸層網絡層數據鏈路層物理層TCP/IP應用層運輸層(TCP/IP)網絡層網絡接口層OSI與TCP/IP都是分層協議，并且分層的功能基本相同。OSI定義比較嚴格，可靠性好，每層都進行差錯校驗和處理，所以導致層次較多。實現起來十分困難，目前還有沒有真正按OSI參考模型設計的網絡。而TCP/IP定義不是十分嚴格，可靠性沒有OSI好，僅在端到端進行查錯控制，它是為滿足網絡應用而不斷完善的已經，已經成為事實上的工業標準。

物理層通信基礎信道、信號、寬帶、碼元、波特、速率、信源與信宿等基本概念信道表示信號的通路，是用來表示向某一個方向傳輸信息的媒體。與電路并不等同，一條通信電路往往包含這個一條發送信道和一條接收信道。與傳輸介質也有區別，通信信道建立在傳輸介質之上，包括傳輸介質和通信設備。信號是數據的電子或電磁編碼。信息是人們之間傳遞的知識，數據是信息的具體表現形式。數據和信號都有兩種不同的形式，一種是模擬數據/模擬信號，另一種是數字數據/數字信號。寬帶指單極放大器的輸出功率從最大值下降到一般所對應的頻率稱為通頻帶寬，也稱帶寬。一個信道允許的信號的最大頻率和最低頻率的差值稱之為該信道的帶寬。信道帶寬越寬，數據信號傳輸的失真越小。碼元是二進制數據代碼0、1的脈沖信號。而數據是信息的載體，信號是數據的電子或電磁編碼。波特是碼元傳輸的速率單位，表示每秒傳送多少個信號（碼元）。信源即信息的來源，信號的產生方即為信源。相對應的是信宿，即信號的接受方即為信宿。信息的傳播簡單的可以描述為信源→信道→信宿。奈奎斯特定理與香農定理奈奎斯特定理：有限帶寬理想信道的信道最大容量，信道的最大容量用信道的最大數據傳輸率表示，單位為bit/s。公式表述如下：C C：信道的最大容量 H：信道的帶寬，單位為Hz L：一個信號在任何時刻可能取值的個數，即一個信號可能表示的狀態數。例如，一個信道的帶寬為3kHZ,任何時刻數字信號的電平取值可能由0、1、2、3之一，即L的值為4，則最大數據傳輸率為：C香濃定理：熱噪音信道的最大容量，信道的最大容量單位同樣為bit/s，公式表示如下：C S：信號功率 N：噪音功率 S/N：信噪比公式表明，信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信道的極限傳輸速率就越高。實際運用中，信噪比通常用分貝表示（dB）值表示，即使用10log10(S/N)表示信噪比，單位為dB。編碼與調制模擬數據和數字數據都可以轉換為模擬信號或數字信號。數字數據編碼為模擬信號，通常采用的方法是用二進制數據0或1對載波進行調制。載波是頻率恒定的電磁波，載波有三個特征：幅度，頻率，相位。數字數據編碼為數字信號，不歸零制編碼（NRZ）存在的問題是無法收到連續1或連續0。用在IEEE802.3局域網曼切斯特編碼規定，由高到底跳變為1，由低到高跳變為0（或相反）。用在IEEE802.5局域網的差分曼切斯特編碼規定，用每一位的前沿電平與前一位的后沿電平比較，有跳變為0，無跳變為1。以上兩種均有時鐘同步信號，稱為自同步編碼，由于標識一位二進制需要兩次跳變，及發送兩個碼元，這兩種編碼方案的編碼效率為50%。模擬數據編碼為數字信號是使用的脈沖編碼調制（PulseCodeModulation，PCM）,PCM技術的實現有3個步驟：采樣，量化和編碼。模擬數據編碼為模擬信號，模擬數據可以通過電磁感應變化轉換為模擬信號。電路交換、報文交換與分組交換電路交換是面向連接的，通信雙方在通信之前先建立一條連接，然后在建立的連接上傳輸數據，數據傳輸完后釋放連接。報文交換與網絡交換節點的存儲、轉發相聯系。收發雙發通信的數據組成報文的格式，報文是節點之間傳輸的數據。報文交換是無連接的，報文大小是不固定的，如果在傳輸過程中出現查錯，需要對整個報文進行重傳，如果報文很大則重傳就要付出較大的代價。電報通信即是報文交換的例子。分組交換也與存儲轉發相聯系，把數據分成長度固定的分組比報文大小小的多，節點對分組進行存儲轉發。即使重傳，重傳的數據量也比較小。數據報與虛電路分組交換可以分為面向連接的虛電路分組交換和無連接的數據報分組交換。虛電路分組交換采用建立邏輯信道的方法，在傳遞分組之前，在節點之間建立一條邏輯連接，通信的主機與這條邏輯連接構成虛電路，分組在建立的虛電路上有序的傳輸。數據報分組交換不需要在通信之前建立連接，而是讓分組在節點之間獨立的傳輸。這樣分組會無序到達，到達后需要先存儲，所有分組到達后再安分組編號組裝。傳輸介質雙絞線、同軸電纜、光纖與無線傳輸介質雙絞線比較適合短距離傳輸。可分為屏蔽和非屏蔽兩大類。同軸電纜是最早用于數據網和局域網的一種線纜。光纖具有可靠性高、數據保密性好、抗干擾能力強，適合用于高數據傳輸率和長距離傳輸的應用場合。無線傳輸是利用無線電波通過自由空間傳輸，電信號攜帶數據信息通過無線傳輸介質從一個地方傳輸到另一個地點。物理層接口的特性物理層的4個特性，即物理層協議的4個要素：機械特性，涉及網絡中網絡設備與傳輸介質之間接口所涉及的連接器的外形和尺寸、接口引線數目、引線排列方式、固定和鎖定裝置等。電氣特性，涉及接口引線上信號電平的表示，什么電平表示1，什么電瓶表示2。功能特性，規定接口某一條引線上出現某一電平表示什么含義。規程特性，規定接口各種信號以及各種電平出現的先后順序。物理層的4個特性可以涵蓋網絡協議的3個要素：語法、語義和同步。物理層設備中繼器中繼器是工作在物理層上的連接設備。適用于完全相同的兩類網絡的互連，主要功能是通過對數據信號的重新發送或者轉發，來擴大網絡傳輸的距離。中繼器是對信號進行再生和還原的網絡設備。集線器集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。

數據鏈路層數據鏈路層的功能數據鏈路屬于通信子網,提供網絡中相鄰網絡節點之間的可靠數據傳輸。把原始的、有查錯的物理傳輸線路加上數據鏈路協議以后，構成邏輯上可靠的數據鏈路。另外鏈路不同于數據鏈路，鏈路是一條無源的點到點的物理線路段，實現控制協議的軟件和硬件加到鏈路一起就構成了數據鏈路。組幀數據鏈路層使用的物理層為它提供的服務，需要把物理層提供的二進制位流組成幀后執行查錯檢測、流量控制等數據鏈路層協議。把二進制位流組成幀通常采用一下4種方法。字符技術法或字節技術法在幀首部設置一個字段，記錄幀內字符/字節數，從而確定幀的邊界。但記錄幀長度的字段可能出現查錯需要后續解決和再同步。該法已經很少采用。字符填充法采用填充特殊的ASCII字符作為幀的邊界，例如每一幀以ASCII字符序列DLESTX開頭，以DLEETX結束既可以確定幀邊界。如果幀內存在DEL字符，則在這個DEL字符前面在插入一個DEL字符。該法的缺點是完全依賴ASCII特殊字符，對于其他字符編碼集則無法使用。位填充法采用特殊的位模式作為幀的邊界，方法是使每一個幀使用位模式01111110作為幀的開始標志和結束標志。而解決幀中數據內容與位模式相同的方法是若幀中數據出現連續的5個1時，就自動在其后插入一個0到輸出的比特流中。接受時在接受數據字段的內容時若發現5個連續的1后面有一個0，就自動的刪除這個0。物理違例法采用特殊的電信號編碼方式，用非1和非0的編碼來作為幀的邊界，例如正常的編碼數據位1的編碼為高-低電平對，0的編碼為低-高電平對。二高-高電平對和低-低電平對是屬于違例的。差錯控制信號在信道上傳輸出現查錯是不可避免的。從突發錯誤發生的第一個碼元到有錯的最后一個碼元之間所有的碼元個數稱為該突發錯誤的突發長度。另外，我們用誤碼率來衡量一個信道的質量，通常用10的負若干次方描述信道的誤碼率P，公式表示如下：P一般在有線傳輸介質信道，誤碼率為10的負5次方。數據通信和計算機網絡中查錯控制通常采用編碼的方法，可分為檢錯編碼和糾錯編碼。檢錯編碼（循環冗余校驗碼CRC）循環冗余校驗碼是一種ARQ查錯校驗方法，也是在數據通信和計算機網絡中使用的最多的查錯控制方法。CRC編碼又稱多項式編碼，可以把任何一個二進制數位串與一個只含0和1兩個系數的多項式對應，如二進制代碼1011101用多項式描述為1×x6+0×x5+1×x4+1×x3+1×x2+0×x1+1×x0，即x6+x4+x3+x2+1。在進行CRC計算時，k位要發送的信息位對應一個（k-1）次的多項式K(x)，r位冗余位對應一個（r-1）次的多項式R(x)，由k位信息位后面再加上r位的冗余位組成n=k+r的碼字對應一個（n-1）次多項式T(x)=xr×K(x)+R(x)。由信息位計算出冗余位還需要一個通信雙發都認可的生成多項式G(x)。舉例計算如下：信息位1010001，生成多項式10111。計算冗余位如下：由此可知校驗字碼為10100011101糾錯編碼（海明碼）海明碼是向前糾錯碼，校驗碼字可以表示為n=k+r，這里信息位為k位，校驗位為r位，碼字長為n位，其關系可以表示為：2校驗位的位置在2n位置上，舉例如下：一個信息位為8位信息碼如11010011，需要的海明碼的校驗位為4（24=16≥8+4+1=13）。校驗碼的排列如下：123456789101112P1P2D1P3D2D3D4P4D5D6D7D8??1?101?0011P1√√√√√√0P2√√√√√√1P3√√√√√1P4√√√√√0由此可知，經計算得出的海明校驗碼為011110100011另外當編碼碼距為4時，海明碼可以糾錯一位碼并且檢測處二位錯。當海明碼碼距為3時，可以糾錯一位碼或檢測兩位碼。流量控制與可靠傳輸機制流量控制、可靠傳輸與滑動窗口機制在數據鏈路層和較高網絡層次中都要考慮數據流量控制問題，目的是使得接受方來得及接收發送方發來的數據，避免數據丟失。而可靠傳輸就是采用一系列技術來保障信息在發送方和接收方準確、精確的傳輸，這就需要可靠傳輸協議來實現。而數據鏈路層的流量控制就是采用滑動窗口協議來描述的。滑動窗口協議的內容如下。在發送方，用發送窗口WT描述發送方發送數據的過程。在接收方用接收窗口WR描述接收方接收數據的過程。只有在發送窗口內的數據才能發送，只有位于接收窗口序號內的數據才能接收。發送方采用FIFO，在收到發送確認之后可將已成功發送的數據移出（窗口轉動）。兩個窗口的大小根據所實現的網絡協議不同而不同。滑動窗口協議的規定是，由接收窗口控制發送窗口的轉動，接收窗口不動，發送窗口不能轉動。發送窗口的大小和接收窗口的大小之和應當小于2K，即WT+WR≤2K，K表示數據幀/PDU序號的二進制數位。停止-等待協議停等協議的基本思想是，在發送方每發送完一個數據幀，就停止發送，等待接收方的確認數據，并把所發送的數據的副本保留下來。若發送方收到的確認信息是肯定的（ACK）,則發送方按順序發送下一個協議數據單元；若收到的確認是否定的（NAK）或超時沒有收到回復，則發送方就重新發送上次發過的協議數據單元。可以看出停等協議符合數據雙向交替的通信方式（半雙工）。在停等協議中WT=1，WR=1。后退N幀協議(GBN)累計確認是指接收方不必對每一個收到的協議數據包逐個進行確認，僅僅對最后收到的PDU進行確認，表明之前的PDU都已經收到。捎帶確認是指在接收和發送方都是雙向同時傳輸時，確認信息可以放在所傳輸的PDU中，不必再單獨發送確認PDU。回退N協議的基本思想是發送方可以連續發送位于發送窗口內的多個PDU，然后停止發送，等待接收確認信息，此時發送窗口大小WT大于1。而接收方的接收窗口WR為1。選擇重傳協議(SR)回退N協議的問題是，盡管出錯序號后面的PDU已經發送過了，但還是要重新發送，因此可以考慮將所有收到正確的PDU都存下來，僅僅重傳出錯的PDU。選擇重傳協議的工作原理是在發送方連續發送多個數據單元后，接收方接受落在接收窗口內的PDU，若一個PDU錯誤，接收方會緩存后續正確接受的PDU。發送方在出錯序號PDU超時后僅僅重傳出錯的PDU，待重傳完成后再移動接收窗口。可以看出，在選擇重傳協議中WT≥1，WR≥1。介質訪問控制信道劃分介質訪問控制：頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用、碼分多路復用的概念和基本原理頻分復用（FDM）的設計思想是信道的帶寬很寬，信道的可用帶寬大于一路信號所需的帶寬時，可以把信道劃分為多個子信道，每個子信道傳輸一路信號。在子信道之間要留有隔離頻帶，對每路信號以不同頻率的載波進行調制，使其適應不同的子信道頻段的要求。時分復用（TDM）的依據是信道的數據傳出速率大于一路信號傳出所需要的數據傳輸率。可以把傳輸時間分成時間片，每一個時間片傳輸一路信號的若干位。各路信號進行輪轉傳輸。波分復用是在光纖信道上采用的（WDM）,是FDM一個變種，波分復用是光的頻分復用。利用光的不同波長（不同頻率）通過棱柱或衍射光柵合成到一根共享的光纖上，傳出到目的地后在通過棱柱或衍射光柵將他們分離。碼分復用的原理是將每位傳輸所需的時間被分成m個更短的時間槽，稱為碼片，通常情況下每位有64或128個碼片。每個站點被指定一個唯一的m位的代碼或碼片序列。當發送1時站點就發送碼片序列，發送0時就發送碼片序列的反碼。當兩個或多個站點同時發送時，各路數據在信道中被線形相加。為了從信道中分離出各路信號，要求各個站點的碼片序列是相互正交的。例如基站S和基站T，碼片分為m位，用數學語言描述如下：S舉例如下：從數學角度考慮，利用雙極概念，可以把二進制0標識為-1，1標識為+1。ABCD四個基站的碼片序列如下： A：00011011A：（-1-1-1+1+1-1+1+1） B：00101110B：（-1-1+1-1+1+1+1-1） C：01011100C：（-1+1-1+1+1+1-1-1） D：01000010D：（-1+1-1-1-1-1+1+1） 6個傳輸示例如下： ABCD --1-S1=（-1+1-1+1+1+1-1-1） -11-S2=（-2+0+0+0+2+2+0-2） 10-—S3=（+0+0-2+2+0-2+0+2） 101-S4=（-1+1-3+3+1-1-1+1） 1111S5=（-4+0-2+0+2+0+2-2） 1101S6=（-2-2+0-2+0-2+4+0） 如果由多個基站同時發送時，就是各個基站所發送碼片的線性相加。 恢復6種情況下基站C的發送數據（其他類似） S1C=(1+1+1+1+1+1+1+1)/8=11 S2C=(2+0+0+0+2+2+0+2)/8=11 S3C=(0+0+2+2+0-2+0-2)/8=0- S4C=(1+1+3+3+1-1+1-1)/8=11 S5C=(4+0+2+0+2+0-2+2)/8=11 S6C=(2-2+0-2+0-2-4+0)/8=-10隨即訪問介質訪問控制：ALOHA協議，CSMA協議，CSMA/CD協議，CSMA/CA協議在計算機網絡中，為了提高通信資源的利用率，廣泛采用同個通信實體共享一條公共信道的方法。該方法既可以通過復用的方式解決，也可以通過多路訪問協議實現。多路訪問協議也稱信道訪問協議，主要解決多個發送和接收節點對共享信道的訪問方式。信道共享技術分類如下：固定信道劃分：FDM、TDM、CDMA隨機訪問協議：ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA。輪流訪問協議：輪詢協議和令牌傳遞協議ALOHA協議純ALOHA協議的設計思想很簡單，用戶只要有數據發送，就允許發送，而不用考慮其他節點在做什么。當然在節點同時發送數據幀時，就會產生沖突，沖突發生后，發送方就隨機等待一段時間后重新發送該數據幀的副本。等待的時間必須是隨機的，否則可能發生存在多次沖突，最終導致網絡癱瘓。時隙ALOHA協議為了提高純ALOHA協議的效率，把時間離散為時間隙，每一個時間隙的長度可以恰好發送一個數據幀。而每個發送節點必須要在時間隙開始時發送數據幀，否則要等到下一個時間隙。當有沖突發生時個節點以概率P在后續的每一個時間隙重新傳輸。CSMA協議CSMA協議是對ALOHA協議的改進。網絡中節點在發送數據前必須先偵聽信道，看信道上是否有其他節點在發送數據，只有在信道空閑時，該節點才被允許發送數據。CSMA分為非堅持CSMA和堅持CSMA兩種機制。在非堅持的情況下，若信道空閑就立即發送數據，若信道忙就不在偵聽，而是隨機等待一段時間后再重復上述過程。堅持CSMA有分為1-堅持和p-堅持。在1-堅持的情況下，若信道忙就一直偵聽直到信道空閑后就立即發送數據。而p-堅持（用于分隙信道）在偵聽到信道空閑時，以概率p發送，以概率q=1-p把該次發送推遲到下次時隙發送。CSMA/CD協議由于信號傳播存在延時。故在CSMA的情況下可能兩個發送節點同時偵聽到信道空閑后同時發送發生沖突。若此時不繼續進行偵聽就不會知道沖突已經發生。因此需要對CSMA協議進行改進。CSMA/CD用于IEEE802.3局域網中。CSMA/CD的工作原理是在發送數據前必須偵聽信道，如果信道空閑節點就可以立即發送數據并進行沖突檢測如果信號忙，則繼續偵聽，知道信道空閑再發送數據并進行沖突檢測。節點檢測到沖突發生后立即停止發送，推遲一個隨機的時間后再次重試上述發送過程。檢測沖突的方法有比較法和編碼違例判斷法。在檢測到沖突后節點采取的動作如下：1）停止發送2）強化沖突，發送阻塞信號讓所有節點都知道發生沖突3）根據沖突退避算法，退避一個隨機的時間后再次嘗試發送。沖突退避算法的內容如下，r為兩個節點之間的信號傳播延時。對于廣播信道中的節點，必須經過2r時間內沒有沖突才能確定“抓住”了信道。所以將2r稱為沖突窗口/爭用期，也就是基本退避時間。定義參數k=min[沖突次數，10]。在沖突次數大于10且小于16時，k不再增大。從離散的整數集合[0,1,2,…,(2k-1)]隨機選出一個數n，等待的延時即是n倍的基本退避時間。當沖突次數大于16次后發送失敗。CSMA/CA協議CSMA/CA用于802.11無線局域網中。CSMA/CA有三個時間間隙，短幀間間隔（SIFS）、點協調功能幀間間隔（PIFS）、分布協調功能幀間間隔（DIFS），SIFS<PIFS<DIFS。無線網絡中在發送數據前先檢測信道。檢測的方法是設置一個門限值，若接收到的信號的強度超過門限值就判斷信道上有數據。若信道空閑，等待一段DIFS時間后再發送。等待的原因是可能會存在其他高優先級的幀要發送。等待結束后，發送RTS幀，包括源地址，目的地址和本次通信所需時間。若信道空閑目的站再返回一個CTS幀。發送站收到CTS后就可以發送數據了RTS/CTS主要解決隱蔽站問題。接收站接收到正確數據后需等待一個SIFS時間間隔后再返回ACK，數據發送結束。需要指出的是，只有在發送站發送第一個數據并且偵聽到信道為空，可以在DIFS時間間隔后發送數據。其他情況包括每一個成功發送后，每次重傳，發送第一幀前檢測但信道忙在等待一個DIFS時間間隔后還需進行二進制退避算法的爭用期。不用于CSMA/CD，這里的n值在[0,1,2,…,(2k+2-)]中隨機選一個。輪詢訪問介質訪問控制：令牌傳遞協議令牌傳遞協議用于802.5令牌環形局域網標準中。令牌傳遞協議對信道的訪問是非沖突的。環形局域網由節點通過環接口鏈接組成一個物理環路。環路上的令牌只能有一個，令牌逆時針沿環路經過網絡中各個節點。若一個節點有數據發送，必須先截獲令牌，把需要的數據插入令牌真組成數據幀發送到環路上，最后由發送節點根據數據幀經環路一周后某些字段的設置情況來判斷傳輸是否成功。并由發送站回收所發送的數據幀，并釋放新的令牌送到環路上去。局域網局域網的基本概念與體系結構局域網（LAN）的屬性涉及網絡地域范圍的大小，一般把10KM范圍內的網絡化為LAN，LAN屬于通信子網的范疇。LAN的要素有三點，拓撲結構，傳輸介質和信道訪問協議。以太網與IEEE802.3以太網最初由美國施樂公司研制成功，并成立以太網聯盟制定出以太網規范DIXv1，采用總線型拓撲，信道訪問協議為CSMA/CD，傳輸介質為同軸電纜。之后給出了DIXv2版本，成為世界上第一個LAN產品規范。在以太網的基礎上，IEEE802委員會制定出IEEE802.3LAN標準，IEEE802.3僅對以太網標準的幀（MAC幀）格式進行了很小的改動，也就是說兩者差別很小。目前常常把IEEE802.3也稱作以太網。IEEE802.11IEEE802.11是IEEE制定出適合固定基礎設施的無線局域網協議。可以簡單的把IEEE802.11稱為無線以太網標準，它使用星形結構，網絡中心為接入點（AP），信道訪問協議為CSMA/CA。使用IEEE802.11系協議的WLAN又稱為無線保真（WirelessFidelity，Wi-Fi）。令牌環網的基本原理IEEE802.5是令牌環形局域網的標準。IEEE802.5令牌環網一般使用屏蔽雙絞線作為傳輸介質，構成環形拓撲。信道訪問協議采用令牌傳遞協議。廣域網廣域網的基本概念廣域網（WAN）通常跨接很大的物理范圍，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲并能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網絡。覆蓋的范圍比局域網（LAN）和城域網（MAN）都廣。廣域網的通信子網主要使用分組交換技術。廣域網的通信子網可以利用公用分組交換網、衛星通信網和無線分組交換網，它將分布在不同地區的局域網或計算機系統互連起來，達到資源共享的目的。如因特網（Internet）是世界范圍內最大的廣域網。PPP協議PPP協議是因特網中用到的數據鏈路層協議。PPP協議由3部分組成：1）一個將網絡層PDU封裝到串行鏈路的方法。2）用來建立、配置和測試數據鏈路鏈接的鏈路控制協議LCP。3）針對不同的網絡層協議定義了一組網絡控制協議（NCP）PPP協議的幀格式如下，由7個字段組成，前三和后二個字段與HDLC的格式一致。與HDLC格式不同的是PPP多了一個2字節的協議字段，用來表示其上層網絡層協議或PPP幀用途。1byte1byte1byte2bytesvariable2bytes1byte標志F(01111110)地址D控制C協議數據校驗標志F(01111110)需要注意的是，PPP協議是面向字節的，所以要求幀長度都是整個字節的整數倍。PPP協議在實現透明傳輸時，若是在用在同步傳輸，協議規定采用硬件實現位填充，利用0比特插入刪除技術。若是用在異步模式，采用字符填充，把轉義字符定義為0x7D。0x7E轉義為0x7D，0x5E，0x7D轉義為0x7D，0x5D。PPP不支持使用序號和確認機制，主要原因是，一是減少開銷，數據鏈路層出錯的概率并不大。二是PPP主要用于因特網中，數據字段為IP分組。IP網絡提供盡力交付的網絡服務。也就是說，即使數據鏈路的可靠傳輸并不能保證IP網絡傳輸也是可靠的。三是PPP中有校驗字段可以保證無差錯接收。HDLC協議HDLC協議是用在廣域網中的數據鏈路層協議。根據節點處于控制還是響應位置，把相鄰節點分為三類：主站、從站和復合站。主站發出命令幀，從站發出響應幀，復合站既有主站的功能又有從站的功能。HDLC中的數據通信方式也有三種：正常響應方式（NRM），為非平衡方式，主站向從站發出命令，從站給出相應，從站只有主站給出允許后才能進行操作。異步平衡方式（ABM），復合站之間均可以發起傳輸數據。異步響應方式（ARM），為非平衡方式，從站不經過主站允許就可以進行數據傳輸。HDLC采用面向位的協議，使用位填充法實現透明傳輸，幀邊界采用01111110位模式。并采用CRC進行差錯控制。HDLC幀格式如下：8bits8bits8bitsvariable16bits8bits標志F(01111110)地址D控制C數據校驗標志F(01111110)HDLC中幀類型分為三種：1）信息幀，若控制字段的第一位為0，就表示該幀為信息幀，用來發送數據。2）若控制字段的第一二位為10，就表示該幀為監控幀，用來實現流量控制協議等功能。3）若控制字段的第一二位為11，就表示該幀為無編號幀，無編號幀用來進行鏈路控制。其中8位的控制字段如下所示：幀類型12345678信息幀0N(S)P/FN(R)監控幀10SP/FN(R)無編號幀11M1P/FM2其中監控幀中控制字段中的類型字段S占兩位，將監控幀分為4個不同的作用如下：00，幀名RR（ReceiveReady），接收準備好，N(R)-1及以前的幀均收妥。01，幀名RNR（ReceiveReady），接收未準備好，N(R)-1及以前的幀均收妥。02，幀名REJ（Reject），從N(R)起所有幀均被拒絕，N(R)-1及以前的幀均收妥。03，幀名SREJ（SelectiveReject），只否認序號為N(R)的幀，N(R)-1及以前的幀均收妥。在控制字段中還有P/F位，表示查詢/終止。主站發出的命令幀，若將P置位，則要求對方響應，有強制回答的意思。在從站應答幀中將F置位表示該幀是最后一幀。P/F總是成對出現。HDLC通信實例如下：ABB:10-00-1-000（監控幀，RR，P置位，期望接收00）A:0-000-0-000（信息幀，發送00，期望接收00）DATAA:0-001-0-000（信息幀，發送01，期望接收00）DATAA:0-010-1-000（信息幀，發送02，F置位，期望接收00）DATAB:10-00-0-011（監控幀，RR，期望接收03）數據鏈路層設備網橋的概念及其基本原理網橋是在數據鏈路層上實現局域網的互連，是一種基于數據幀的存儲轉發設備，是連接兩個局域網的一種存儲/轉發設備，它能將一個大的LAN分割為多個網段，或將兩個以上的LAN互聯為一個邏輯LAN，使LAN上的所有用戶都可訪問服務器。局域網交換機及其工作原理局域網交換機（LANswitches）指的是用在交換式局域網內進行數據交換的設備。傳統的以太網中，在任意一個時刻網絡中只能有一個站點發送數據，其他站點只可以接收信息，若想發送數據，只能退避等待。因此，共享式以太網的固定帶寬被網絡上所有站點共享，隨機占用，網絡中的站點越多，每個站點平均可以使用的帶寬就越窄，網絡的響應速度就越慢。交換機的出現解決了這個問題。在交換式局域網中，采用了交換機設備，只要發送數據的源節點和目的節點不沖突，那么數據發送就完全并行，這樣大大提高了數據傳送的速率。

網絡層網絡層的功能異構網絡互聯所有的計算機網絡都是為滿足某種要求而設計的，不存在某一種網絡能對所有的情況都是最好的。因此需要一種方式實現異構網絡互聯。網絡互聯是通過采用互聯協議和互聯設備，來實現不同種網絡之間的連接。互聯網絡是一個虛擬網絡，因為互聯網絡的通信系統是一個抽象系統，在用戶看來互聯網絡是一個龐大的，單一的網絡，但事實上用戶面對的只是其自身所處于的物理網絡。網絡互聯需要遵守如下的規則：如果網絡在第N層上實現互聯，則要求N+1層及以上層的協議必須相同，N層及以下層的網絡協議可以不同。互聯后的信息流在N層上跨越至對方。跨越的兩個網絡相同時，則可以直接轉發，若不同還需進行協議轉換。在因特網中實現網絡互聯采用的TCP/IP協議簇中的網絡層協議IP（internetprotocol），也稱網際協議。通過采用IP協議可以屏蔽底層網絡的差異。借助IP協議的層次結構地址IP地址，可以實現不同網絡的互聯。而因特網中的互聯設備使用的多是路由器。路由與轉發路由器是因特網中實現網絡和路由轉發的網絡設備。其路由轉發的工作原理是接收路由器相連接的所有網絡上的每個分組，根據目的地址判斷目的主機和源主機是否在同一網中。若是，則不做任何處理。若不是，就進行轉發。在轉發的過程中需要進行路徑選擇和擁塞控制。如果輸出的網絡與輸入網絡協議不同，則還要進行協議轉換。擁塞控制計算機網絡中有很多可用的資源，如鏈路的容量，節點的緩沖區大小，CPU處理的速度等。如果在某一時刻對網絡中某一資源的需求大于該資源所能夠提供的能力時，就表明該資源在這一時刻產生了擁塞。網絡的吞吐量將隨著輸入負載的增加而下降。擁塞是影響網絡性能和效率的重要因素，必須加以控制。造成擁塞的主要原因有以下幾點：網絡節點的處理器速度太慢通信線路容量限制節點緩沖區過小與擁塞控制有關的因素涉及網絡規模、最優性設置、最優化分配、擁塞協議的可靠性、擁塞協議的可用性、擁塞仿真配置描述和端節點傳輸類型（持續源/錯開源/突發源）等。路由算法靜態路由與動態路由從對網絡拓撲和通信量變化的自適應能力劃分，路由選擇算法分為靜態路由選擇和動態路由選擇。靜態路由的改變和設置是完全由手工完成的，一旦設置完成直到下次設置之間是不會改變的。靜態路由又稱為非自適應性路由選擇。靜態路由選擇算法的特點是簡單、開銷小、路由過程是已知的但靜態不能夠及時適應網絡狀態的變化。一般情況下，靜態路由只用在小型、拓撲結構相對穩定的局域網中。靜態路由算法主要包括：固定路由算法、隨機路由算法、擴散路由算法。這類算法的共同特點是實現簡單、性能低、效率差。動態路由的應用主要是因為在實際的網絡中節點數目是很多的，各節點的通信請求量是不可預知的，網絡的拓撲結構和負載狀況也是動態變化的。這些都需要動態的路由選擇協議來解決。動態路由選擇算法的工作過程如下：1）測量并感知網絡狀態（拓撲結果、流量及通信延時）2）與相鄰節點交換路由信息。3）依據新的路由信息更新路由表。4）依據新的路由表選擇合適的路徑轉發。距離-向量路由算法距離向量路由算法（DVA）是一種分布式、迭代和異步的算法。網絡中的每個節點都要從直接相鄰的節點交換跟新路由信息，然后再把跟新了的路由信息再傳輸給相鄰節點。知道鄰居之間沒有信息交換為止。同時由于異步性，并不要求網絡中所有的節點步伐一致。距離向量路由算法采用的路由更新規則如下：路由Ri是新的，并且度量值是可達的。度量值和下一跳作為一個新表項，定時器置0，置路由更改標志路由Ri是已知的，下一跳一致，度量值改變。更新路由表項，定時器置0，置路由更改標志路由Ri是已知的，下一跳改變，新度量值比原度量值小，更新路由表項，定時器置0，置路由更改標志路由Ri是已知的，下一跳改變，新度量值等于原度量值，若路由支持多個等成本路徑則被當作一個新表項，否則忽略。流程圖如下所示：距離向量路由算法的工作原理如下，網絡節點不知道源節點到目的節點的完整路徑，只知道與其交換路由信息的相鄰節點，網絡節點通過與相鄰節點交換路由信息來更新路由表中的內容。每個節點必須知道其每個鄰居到到每個目的節點的最小費用。當一個節點計算到新的最小費用時，必須將這個新的最小費用告訴相鄰節點。距離向量路由算法的路由表包含兩部分內容，到該目的地的輸出路徑和估計需要的時間。DVA中重要的數據結構是每個節點中維護的距離表，網絡中每個目的節點占據一行，節點的每個直接相連的鄰居占據一列。對節點X經過其直接連接的節點Z選路到Y來講（XZY），節點X的距離表表項DX（Y,Z）等于X與Z之間的直接一跳的費用加上當前已知的從鄰居Z到Y的最小路徑費用：DD舉例如下：距離表E直接相連的節點目的節點ABDA1145B785C694D4112路由表目的地址下一跳地址AABDCDDD距離向量路由算法也存在著一些問題，每個節點需要周期性的與相鄰節點交換信息，需要記錄大量的數據。增大的通信開銷。隨著網絡的規模越來越大，必須加以解決。其次該算法中的延時度量標準沒有考慮到帶寬。最后網絡出現故障會產生無窮計算問題，表現為好消息反應快，壞消息反應慢。解決路由環路問題的方法主要是水平分割機制和帶毒性逆轉的水平分割機制。鏈路狀態路由算法鏈路狀態路由算法（LSA）是對距離向量路由算法的改進，也稱全局選路算法。常用鏈路狀態算法是Dijkstra算法。在該算法中，網絡拓撲和所有的鏈路費用都是已知的。網絡中每一個節點都建立并且維護一個個鏈路狀態數據庫。其中的鏈路狀態通告LSA表項也描述了這個節點的自身狀態。通過洪泛將其自身狀態通告到整個網絡中。根據鏈路狀態數據庫中的內容，每個節點構建出一棵以其自身為根節點的最短通路樹，最短通路樹給出了到達網絡中所有節點的最短路徑。在鏈路狀態路由算法中，節點的路由表創建的步驟如下：每一個節點產生自己的鏈路狀態分組（LSP）。采用洪泛的方式向網絡中其他每一個節點洪泛LSP。為每一個節點生成最短通路樹。基于該最短路徑樹計算出路由表。Dijkstra算法的描述如下：N：從源節點到目的節點最短路徑的子集合。如果計算出新的從源節點到目的節點v的最短路徑就將v加入N。c（i，j）：節點i到節點j的費用。如果沒有通路則費用為無窮。D（v）：當前源節點到目的節點的最短路徑（費用）。p（v）：從源節點到目的節點沿著最短路徑上的前一個節點（與v直接相連）。|Initialize|N={A}|forallnodesV|ifvadjacenttoA|thenD(v)=c(A,v)|else|D(v)=ininity||Loop|findwnotinNsuchthatD(w)isaminimum|addwtoN|updateD(v)forallvadjacentwandnotinN|D(v)=min(D(v),D(w)+c(w,v))|untilallnodesinN舉例如下：計算步驟如下表所示步驟ND(B),p(B)D(C),p(C)D(D),p(D)D(E),p(E)D(F),p(F)0A2,A5,A1,Ainfinf1AD2,A4,D--2,Dinf2ADE2,A3,E4,E3ADEB--3,E4,E4ADEBC4,E5ADEBCF構建的最短通路樹如下所示：根據最短通路樹得出的路由轉發表如下：目的地址鏈路下一跳地址B(A,B)BC(A,D)DD(A,D)DE(A,D)DF(A,D)D層次路由由于計算機網絡規模的擴大，網絡中的一個節點中的路由表項占用的內存越來越多。測量、計算、交換的信息量也會越來越大嚴重的占用CPU。所以當網絡節點數目到達一定規模后，再以節點為單位進行路徑選擇已變得不可能。層次路由就是針對這一問題的解決方案。層次路由選擇算法涉及路由層次的劃分，層次數目的多少，對路徑選擇的效率、性能會有不同的影響。在每一個層次上都可以采用距離向量或是鏈路狀態路由選擇實現。IPv4IPv4分組網絡層的IP協議是構成Internet的基礎，網際協議用IP分組來描述，這是因為對應網絡層的協議數據單元是分組。IPfenzu格式描述IP協議的功能。IP協議的分組分為頭部和數據兩部分組成，首部的固定部分為20字節，首部的可選部分的長度是可變的，最長為40字節但為4字節的倍數。IP協議的分組如下所示：4816192431版本首部長度分區服務總長度標識標志片偏移生存時間協議首部校驗和源地址目的地址可選字段（可變）填充數據部分版本，占4位，標識IP協議的版本。首部長度，占4位，表示IP分組首部的長度。分區服務，占8位，告訴子網所要求的的服務，很少使用。總長度，占16位，包含首部及數據部分以字節為單位。標識，占16位，計數器，每產生一個IP分組計算器加一。同一分組分片后該值相同。標志地段，占3位，DF位表示是否可以分組，MF位表示是否是最后一個段。片偏移，占13位，本分片數據相對于分組起點的偏移量。生存時間，占8位，IP分組生命周期計數器。協議，占8位，指明IP分組應該傳送給哪個進程（TCP/UDP/其他）。首部校驗和，占16位，只檢驗分組首部部分，不包括數據。源地址和目的地址，各占32位，分別表示源節點和目的節點。可選字段，最多40字節，預留。可以看出，IP協議并不進行差錯控制，差錯控制由數據鏈路層實現。IPv4地址與NATIP協議中包含源地址和目的地址，各占32位。因特網中每一個節點都有一個全網唯一的32位IP地址。IP地址是邏輯地址。IP地址采用層次結構，一般而言一個IP地址包括網絡號和主機號兩部分。IP地址的編址技術經歷了3個階段，分類的IP地址，子網劃分，無分類編址方法。分類的IP地址是將IP地址劃分為若干個固定類，分為A、B、C、D、E共5類。A類|0|7bits|24bits|7位網絡號~55B類|10|14bits|16bits|14位網絡號~55C類|110|21bits|8bits|21位網絡號~55A類|1110|28bits|多播地址~55A類|1111|28bits|保留地址~55特殊IP地址有如下：網絡標識主機標識源地址使用目的地址使用規定00可以不可以本網絡上的本主機0主機標識可以不可以本網絡上的某主機全1全1不可以可以本網絡所有主機網絡標識全1不可以可以標識網絡所有主機127<255可以可以本地環路測試專用IP地址（私有IP地址）：A類范圍：~55，一個A類地址B類范圍：~55，16個B類地址172.16~172.31C類范圍：,~55，256個C類地址子網劃分與子網掩碼、CIDRIP地址的設計不是很合理，存在空間利用率低，兩級結構不靈活等問題。子網劃分將一個網絡分成多個部分，每一個部分稱為一個子網。這樣兩級結構的IP地址在本單位內就變成了三級IP地址結構：網絡號+子網號+主機號。IP劃分子網只是將IP地址的本地部分進行再劃分，沒有改變IP地址因特網部分。也就是說只有在一個網絡內部傳輸IP分組是才考慮子網地址。從一個IP分組首部無法判斷主機所連接的網絡是否劃分了子網，需要通過子網掩碼與IP地址進行與操作，得出網絡號和子網號。這也就是子網掩碼的作用。CIDR，無分類域間路由選擇，即無分類編址。CIDR取消了A、B、C類地址以及子網劃分的概念。CIDR不再使用子網的概念，使IP地址又回到了兩級結構，是無分類的兩級結構，CIDR的表示如下：IP在應用中CIDR使用斜線標記法。使用CIDR的好處是在路由表可以利用CIDR地址快查找目的網絡，使得一個表項可以表示多個分類的IP地址。這種地址稱之為路由匯聚也可以稱為構成超網。在路由查找過程中使用最長前綴匹配。ARP協議、DHCP協議與ICMP協議ARP協議在因特網中每一個主機都有一個IP地址。但IP地址是一個邏輯地址，網絡層的IP分組最終是要靠數據鏈路層和物理層傳送的。需用通過位于數據鏈路層的MAC地址才能找到目的主機。IP地址是32位的，而MAC地址是48位的，所以他們之間不存在簡單的映射，這樣就需要地址解析協議（ARP），ARP是完成從IP地址到MAC地址轉換的協議。從IP地址找到對應節點的MAC地址的過程稱為地址解析。ARP的工作原理如下，當網絡中的一個主機A想要知道主機B的MAC地址，就廣播一個ARP查詢請求分組，內容是查詢指定IP地址的主機的MAC地址。網絡中每臺收到該請求分組對照自己的IP地址選擇是否回復。如果IP地址就是自身則單播一個ARP響應分組。如果IP地址不是自身則忽略。DHCP協議DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol，動態主機配置協議）是一個局域網的網絡協議，使用UDP協議工作，主要有兩個用途：給內部網絡或網絡服務供應商自動分配IP地址，給用戶或者內部網絡管理員作為對所有計算機作中央管理的手段。DHCP自動分配IP地址的過程如下，假設主機A剛剛加入局域網，這個時候主機A會源IP地址和目的IP地址為55來發送廣播包，這個包叫DHCPDISCOVER。這個包同時攜帶了主機A的MAC地址信息。當DHCPSERVER監聽到主機A發出的DHCPDISCOVER廣播后，它會從那些還沒有租出的地址范圍內選擇一個空置IP，連同其它TCP/IP設置（如網關，掩碼，DNS等設置），響應給客戶端一個DHCPOFFER包。包內還包含了地址的租期。并通過DHCPDISCOVER包中的MAC地址信息來發送給主機A。如果主機A收到網絡上多臺DHCP服務器的響應，只會挑選其中一個DHCPOFFER(通常是最先抵達的那個)，并且會向網絡發送一個DHCPREQUEST廣播封包，告訴所有DHCP服務器它將指定接受哪一臺服務器提供的IP地址。同時主機A還會向網絡發送一個ARP封包，查詢網絡上面有沒有其它機器使用該IP地址；如果發現該IP已經被占用，主機A則會送出一個DHCPDECLIENT封包給DHCP服務器，拒絕接受其DHCPOFFER，并重新發送DHCPDISCOVER信息。當DHCP服務器接收到主機A的DHCPREQUEST之后，會向客戶端發出一個DHCPACK響應。以確認IP租約的正式生效，也就結束了一個完整的DHCP工作過程。ICMP協議因特網控制報文協議（ICMP）用于監事與檢測網絡、報告意外事件的發生。當某個路由器發現網絡出現不正常時，就需要通過ICMP報文通知源節點主機網絡中發生的情況，源節點就會采取相應的措施。ICMP盡管封裝在IP分組中發送到的，但是ICMP并不被看做高層協議，ICMP仍然是IP層中的一個協議。ICMP報文由ICMP首部和ICMP數據部分組成。ICMP報文前4個字節采用統一格式，有三個四段：類型，代碼，校驗和。下面4個字節的內容與ICMP的類型有關，數據部分字段的長度也取決于報文的類型。ICMP差錯報告報文有5種類型：目的不可達、源端節點抑制、路由重定向、時間超時、參數問題。ICMP查詢報文有4種：回送請求或應答、路由通告或詢問、時間戳請求或應答、地址掩碼請求或應答。IPv6IPv6的主要特點由于IPv4協議存在著地址空間匱乏、安全性差和不支持QoS等一系列的缺陷，為此IETF提出了下一代IP協議IPv6。IPv6在IP地址空間、路由協議、安全性、移動性以及QoS支持方面做了較大的改進。其主要新特如下：新的報頭格式大型地址空間有效和分級的路由基礎結構無狀態和有狀態的地址配置。內置安全協議。支持服務質量QoS。可擴展性。IP