第五章    信息的传输

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IP地址

 

案例21寄信时为什么要在信封上注明收信人的地址?

 

         MAC地址和IP地址不是一个层次的东西,不可以互相代替,如果用人的识别做比喻,MAC就是身份证号,IP地址就是地址,不管走到哪里?身份证号是不会变得,但是只知道身份证号,是找不到个体的。Internet上的每台主机都有一个唯一的IP地址,IP地址由网络地址和主机地址组成,每个网络地址用于唯一的标识一个网络,而主机地址则说明机器在网络中的编号。如果要写信给对方,首先要知道对方的地址,这样邮递员才能把信送到,计算机发送信息就好比是邮递员,它必须知道唯一的地址,才能不至于把信送错。MAC地址由于包含网络信息,因此不能表现所在地址。在如何用圈和线描述一座城市中的建筑物和道路?

  

网络                      

   

案例22 : 假设有一座城市还未铺上道路,下雨之后要在城市中行走时非常困难的,市长希望铺设足够多的道路,让每一个都能够从他家里沿着铺好的道路到达别人的房子,并要求所花费的经费(每栋房子之间道路铺设的石砖数代表了铺路的费用)越少越好。

     

          实际上这个问题就是要设计出一个总长最短的网络,它被称为最小生成树问题。在这个问题石砖总数就是连接网络的总长度,生成的含义在这里体现在每一栋房子都和另外一栋房子相连,最终得到正确的方案,如果用网络拓扑结构本身,应该看起来像一棵树,即从任一栋房子出发,都会有一条或多条道路从这里分叉出去,而且每一条分支稍后又会有其他分支,但两条分支永远无法相交,如果相交了,则说明将有两条路能能通往同一栋房子,其中一条必然浪费石砖。

      

路由器

 

案例23:准备7枚游戏币,标上A、B、C各两枚,一枚标上D。初始情况下,环游戏币将随机放在标有MSG的空位中,三个computer拥有两个钱币,一个computer 拥有一个钱币和一个空位。游戏的目标是将一个钱币转发给拥有相同名字的computer,但只能将每枚游戏币传递给相邻的computer,每个computer 每次只能传递一个游戏币。

 

         由于每台computer只能一次拿着两个游戏币,但开始传递时,只有与有空位的computer 相邻的computer 才能传递游戏币,传递游戏币时,只需要了解全部的游戏币,控制每台计算机的操作步骤。问题的求解过程类似于实际网络中路由过程,computer 对应路由器,游戏对应信息,只不过在真实网络中每台路由器都是自主运行的,有时会使用贪婪算法。即在每一时刻每台计算机都试图按照能让自己获得最大利益的方式运行。在贪婪算法中,一旦某台路由器收到他的目标信息后,就不会在让这条信息离开自己,在这个游戏中贪婪算法会导致死锁。

      

路由器工作原理

        传统地,路由器工作于OSI七层协议中的第三层,其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包,根据其中所含的目的地址,决定转发到下一个目的地址。因此,路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live)域也开始减数,并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。

 

        路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径,则基本预先确定的路由准则是选择最优(或最经济)的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化,因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。

 

         网络中,每个路由器的基本功能都是按照一定的规则来动态地更新它所保持的路由表,以便保持路由信息的有效性。为了便于在网络间传送报文,路由器总是先按照预定的规则把较大的数据分解成适当大小的数据包,再将这些数据包分别通过相同或不同路径发送出去。当这些数据包按先后秩序到达目的地后,再把分解的数据包按照一定顺序包装成原有的报文形式。路由器的分层寻址功能是路由器的重要功能之一,该功能可以帮助具有很多节点站的网络来存储寻址信息,同时还能在网络间截获发送到远地网段的报文,起转发作用;选择最合理的路由,引导通信也是路由器基本功能;多协议路由器还可以连接使用不同通信协议的网络段,成为不同通信协议网络段之间的通信平台。

 

       一般来说,路由器的主要工作是对数据包进行存储转发,具体过程如下:

 

第一步:当数据包到达路由器,根据网络物理接口的类型,路由器调用相应的链路层功能模块,以解释处理此数据包的链路层协议报头。这一步处理比较简单,主要是对数据的完整性进行验证,如CRC校验、帧长度检查等。

 

第二步:在链路层完成对数据帧的完整性验证后,路由器开始处理此数据帧的IP层。这一过程是路由器功能的核心。根据数据帧中IP包头的目的IP地址,路由器在路由表中查找下一跳的IP地址;同时,IP数据包头的TTL(Time To Live)域开始减数,并重新计算校验和(Checksum)。

 

第三步:根据路由表中所查到的下一跳IP地址,将IP数据包送往相应的输出链路层,被封装上相应的链路层包头,最后经输出网络物理接口发送出去。

 

        简单地说,路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径,并将该数据包有效地传送到目的站点。由此可见,选择最佳路径策略或叫选择最佳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——路由表(Routing Table),供路由选择时使用。上述过程描述了路由器的主要而且关键的工作过程,但没有说明其它附加性能,例如访问控制、网络地址转换、排队优先级等。

  

客户服务器模型  

      

案例24餐馆中,服务员对 顾客提供服务有哪些特点?

 

        顾客每完成一次就餐过称是需要服务员为期提供点菜和供菜等服务的,通常情况下,一名服务员要要同时为多个顾客提供服务,这种方式与internet zhong 网络中的客户/服务器模型非常类似,C/S模型是目前最常见的应用模型,其基本工作原理如下图,在这个模型中,服务器程序通常在一个众所周知的端口上监听客户发出的请求,当客户程序向服务器发出服务请求时,服务器程序作出应答,并为客户机程序提供相应的服务。

 

       客户 /服务器模型最重要的特点就是非对等的相互作用,客户程序和服务器程序处在不平等的对等关系上,服务器程序一般拥有客户主机所不具有的各种软硬件资源和运算处理能力,服务器提供服务,客户请求服务,,这种模式适应了网络资源、运算能力。信息分布不均等现象,称为目前网络应用的主要模式。

        

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