对计算机信息构成不安全的因素很多, 其中包括人为的因素、自然的因素和偶发的因素。其中,人为因素是指,一些不法之徒利用计算机网络存在的漏洞,或者潜入计算机房,盗用计算机系统资源,非法获取重要数据、篡改系统数据、破坏硬件设备、编制计算机病毒。人为因素是对计算机信息网络安全威胁最大的因素,垃圾邮件和间谍软件也都在侵犯着我们的计算机网络。计算机网络不安全因素主要表现在以下几个方面:
1、 计算机网络的脆弱性
互联网是对全世界都开放的网络,任何单位或个人都可以在网上方便地传输和获取各种信息,互联网这种具有开放性、共享性、国际性的特点就对计算机网络安全提出了挑战。互联网的不安全性主要有以下几项:
(1)网络的开放性,网络的技术是全开放的,使得网络所面临的攻击来自多方面。或是来自物理传输线路的攻击,或是来自对网络协议的攻击,以及对计算机软件、硬件的漏洞实施攻击。
(2)网络的国际性,意味着对网络的攻击不仅是来自于本地网络的用户,还可以是互联网上其他国家的黑客,所以,网络的安全面临着国际化的挑战。
(3)网络的自由性,大多数的网络对用户的使用没有技术上的约束,用户可以自由地上网,发布和获取各类信息。
2、操作系统存在的安全问题
操作系统是作为一个支撑软件,使得你的程序或别的运用系统在上面正常运行的一个环境。操作系统提供了很多的管理功能,主要是管理系统的软件资源和硬件资源。操作系统软件自身的不安全性,系统开发设计的不周而留下的破绽,都给网络安全留下隐患。
(1)操作系统结构体系的缺陷。操作系统本身有内存管理、CPU 管理、外设的管理,每个管理都涉及到一些模块或程序,如果在这些程序里面存在问题,比如内存管理的问题,外部网络的一个连接过来,刚好连接一个有缺陷的模块,可能出现的情况是,计算机系统会因此崩溃。所以,有些黑客往往是针对操作系统的不完善进行攻击,使计算机系统,特别是服务器系统立刻瘫痪。
(2)操作系统支持在网络上传送文件、加载或安装程序,包括可执行文件,这些功能也会带来不安全因素。网络很重要的一个功能就是文件传输功能,比如FTP,这些安装程序经常会带一些可执行文件,这些可执行文件都是人为编写的程序,如果某个地方出现漏洞,那么系统可能就会造成崩溃。像这些远程调用、文件传输,如果生产厂家或个人在上面安装间谍程序,那么用户的整个传输过程、使用过程都会被别人监视到,所有的这些传输文件、加载的程序、安装的程序、执行文件,都可能给操作系统带来安全的隐患。所以,建议尽量少使用一些来历不明,或者无法证明它的安全性的软件。
(3)操作系统不安全的一个原因在于它可以创建进程,支持进程的远程创建和激活,支持被创建的进程继承创建的权利,这些机制提供了在远端服务器上安装“间谍”软件的条件。若将间谍软件以打补丁的方式“打”在一个合法用户上,特别是“打”在一个特权用户上,黑客或间谍软件就可以使系统进程与作业的监视程序监测不到它的存在。
(4)操作系统有些守护进程,它是系统的一些进程,总是在等待某些事件的出现。所谓守护进程,比如说用户有没按键盘或鼠标,或者别的一些处理。一些监控病毒的监控软件也是守护进程,这些进程可能是好的,比如防病毒程序,一有病毒出现就会被扑捉到。但是有些进程是一些病毒,一碰到特定的情况,比如碰到5月1日,它就会把用户的硬盘格式化,这些进程就是很危险的守护进程,平时它可能不起作用,可是在某些条件发生,比如5月1日,它才发生作用,如果操作系统有些守护进程被人破坏掉就会出现这种不安全的情况。
(5)操作系统会提供一些远程调用功能,所谓远程调用就是一台计算机可以调用远程一个大型服务器里面的一些程序,可以提交程序给远程的服务器执行,如telnet。远程调用要经过很多的环节,中间的通讯环节可能会出现被人监控等安全的问题。
(6)操作系统的后门和漏洞。后门程序是指那些绕过安全控制而获取对程序或系统访问权的程序方法。在软件开发阶段,程序员利用软件的后门程序得以便利修改程序设计中的不足。一旦后门被黑客利用,或在发布软件前没有删除后门程序,容易被黑客当成漏洞进行攻击,造成信息泄密和丢失。此外,操作系统的无口令的入口,也是信息安全的一大隐患。
(7)尽管操作系统的漏洞可以通过版本的不断升级来克服, 但是系统的某一个安全漏洞就会使得系统的所有安全控制毫无价值。当发现问题到升级这段时间,一个小小的漏洞就足以使你的整个网络瘫痪掉。
3、数据库存储的内容存在的安全问题
数据库管理系统大量的信息存储在各种各样的数据库里面,包括我们上网看到的所有信息,数据库主要考虑的是信息方便存储、利用和管理,但在安全方面考虑的比较少。例如:授权用户超出了访问权限进行数据的更改活动;非法用户绕过安全内核,窃取信息。对于数据库的安全而言,就是要保证数据的安全可靠和正确有效,即确保数据的安全性、完整性。数据的安全性是防止数据库被破坏和非法的存取;数据库的完整性是防止数据库中存在不符合语义的数据。
4 、防火墙的脆弱性
防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与网之间的界面上构造的保护屏障.它是一种硬件和软件的结合,使Internet 与Intranet 之间建立起一个安全网关(Security Gateway),从而保护内部网免受非法用户的侵入。
但防火墙只能提供网络的安全性,不能保证网络的绝对安全,它也难以防范网络内部的攻击和病毒的侵犯。并不要指望防火墙靠自身就能够给予计算机安全。防火墙保护你免受一类攻击的威胁,但是却不能防止从LAN 内部的攻击,若是内部的人和外部的人联合起来,即使防火墙再强,也是没有优势的。它甚至不能保护你免受所有那些它能检测到的攻击。随着技术的发展,还有一些破解的方法也使得防火墙造成一定隐患。这就是防火墙的局限性。
5、其他方面的因素
计算机系统硬件和通讯设施极易遭受到自然的影响,如:各种自然灾害(如地震、泥石流、水灾、风暴、物破坏等)对构成威胁。还有一些偶发性因素,如电源故障、设备的机能失常、软件开发过程中留下的某些漏洞等,也对计算机网络构成严重威胁。此外不好、规章制度不健全、安全管理水平较低、操作失误、渎职行为等都会对计算机信息安全造成威胁。
计算机网络安全的对策,可以从一下几个方面进行防护:
1、 技术层面对策
对于技术方面,计算机网络安全技术主要有实时扫描技术、实时监测技术、防火墙、完整性保护技术、病毒情况分析报告技术和系统安全管理技术。综合起来,技术层面可以采取以下对策:
(1)建立安全管理制度。提高包括系统管理员和用户在内的人员的技术素质和职业修养。对重要部门和信息,严格做好开机查毒,及时备份数据,这是一种简单有效的方法。
(2)网络访问控制。访问控制是网络安全防范和保护的主要策略。它的主要任务是保证网络资源不被非法使用和访问。它是保证网络安全最重要的核心策略之一。访问控制涉及的技术比较广,包括入网访问控制、网络权限控制、目录级控制以及属性控制等多种手段。
(3)数据库的备份与恢复。数据库的备份与恢复是数据库管理员维护数据安全性和完整性的重要操作。备份是恢复数据库最容易和最能防止意外的保证方法。恢复是在意外发生后利用备份来恢复数据的操作。有三种主要备份策略:只备份数据库、备份数据库和事务日志、增量备份。
(4)应用密码技术。应用密码技术是信息安全核心技术,密码手段为信息安全提供了可靠保证。基于密码的数字签名和身份认证是当前保证信息完整性的最主要方法之一,密码技术主要包括古典密码体制、单钥密码体制、公钥密码体制、数字签名以及密钥管理。
(5)切断途径。对被感染的硬盘和计算机进行彻底杀毒处理,不使用来历不明的U 盘和程序,不随意下载网络可疑信息。
(6)提高网络反病毒技术能力。通过安装病毒防火墙,进行实时过滤。对网络服务器中的文件进行频繁扫描和监测,在工作站上采用防病毒卡,加强网络目录和文件访问权限的设置。在网络中,限制只能由服务器才允许执行的文件。
(7)研发并完善高安全的操作系统。研发具有高安全的操作系统,不给病毒得以滋生的温床才能更安全。
2、管理层面对策
计算机网络的安全管理,不仅要看所采用的安全技术和防范措施,而且要看它所采取的管理措施和执行计算机安全保护、法规的力度。只有将两者紧密结合,才能使计算机网络安全确实有效。
计算机网络的安全管理,包括对计算机用户的安全、建立相应的安全管理机构、不断完善和加强计算机的管理功能、加强计算机及网络的立法和执法力度等方面。加强计算机安全管理、加强用户的法律、法规和道德观念,提高计算机用户的安全意识,对防止计算机犯罪、抵制黑客攻击和防止计算机病毒干扰,是十分重要的措施。
这就要对计算机用户不断进行法制教育,包括计算机安全法、计算机犯罪法、保密法、数据保护法等,明确计算机用户和系统管理人员应履行的权利和义务,自觉遵守合法信息系统原则、合法用户原则、信息公开原则、信息利用原则和资源限制原则,自觉地和一切违法犯罪的行为作斗争,维护计算机及网络系统的安全,维护信息系统的安全。除此之外,还应教育计算机用户和全体工作人员,应自觉遵守为维护系统安全而建立的一切规章制度,包括人员管理制度、运行维护和管理制度、计算机处理的控制和管理制度、各种资料管理制度、机房保卫管理制度、专机专用和严格分工等管理制度。
3、安全层面对策
要保证计算机网络系统的安全、可靠,必须保证系统实体有个安全的物理环境条件。这个安全的环境是指机房及其设施,主要包括以下内容:
(1)计算机系统的环境条件。计算机系统的安全环境条件,包括温度、湿度、空气洁净度、腐蚀度、虫害、振动和冲击、电气干扰等方面,都要有具体的要求和严格的标准。
(2)机房场地环境的选择。计算机系统选择一个合适的安装场所十分重要。它直接影响到系统的安全性和可靠性。选择计算机房场地,要注意其外部环境安全性、可靠性、场地抗电磁干扰性,避开强振动源和强噪声源,并避免设在建筑物高层和用水设备的下层或隔壁。还要注意出入口的管理。
(3)机房的安全防护。机房的安全防护是针对环境的物理灾害和防止未授权的个人或团体破坏、篡改或盗窃网络设施、重要数据而采取的安全措施和对策。为做到区域安全,首先,应考虑物理访问控制来识别访问用户的身份,并对其合法性进行验证;其次,对来访者必须限定其活动范围;第三,要在计算机系统中心设备外设多层安全防护圈,以防止非法暴力入侵;第四设备所在的建筑物应具有抵御各种自然灾害的设施。
❷ 计算机网络各层协议中有哪些是在通信前需要建立连接的,那些是不需要的,请具体介绍哈,谢谢!
助人为快乐之本,第一时间来帮TA简介
计算机网络协议是有关计算机网络通信的一整套规则,或者说是为完成计算机网络通信而制订的规则、约定和标准。网络协议由语法、语义和时序三大要素组成。
语法:通信数据和控制信息的结构与格式;
语义:对具体事件应发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种应答。
时序:对事件实现顺序的详细说明。
编辑本段
计算机网络协议
网络协议
[1]网络协议的定义:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信,由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信,规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后,才进入网络传送,到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。当然,对于不相容终端,除了需变换字符集字符外。其他特性,如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。
常用的网络协议
一:NETBEUI
NETBEUI是为IBM开发的非路由协议,用于携带NETBIOS通信。NETBEUI缺乏路由和网络层寻址功能,既是其最大的优点,也是其最大的缺点。因为它不需要附加的网络地址和网络层头尾,所以很快并很有效且适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。
因为不支持路由,所以NETBEUI永远不会成为企业网络的主要协议。NETBEUI帧中唯一的地址是数据链路层媒体访问控制(MAC)地址,该地址标识了网卡但没有标识网络。路由器靠网络地址将帧转发到最终目的地,而NETBEUI帧完全缺乏该信息。
网桥负责按照数据链路层地址在网络之间转发通信,但是有很多缺点。因为所有的广播通信都必须转发到每个网络中,所以网桥的扩展性不好。NETBEUI特别包括了广播通信的记数并依赖它解决命名冲突。一般而言,桥接NETBEUI网络很少超过100台主机。
近年来依赖于第二层交换器的网络变得更为普遍。完全的转换环境降低了网络的利用率,尽管广播仍然转发到网络中的每台主机。事实上,联合使用100-BASE-T Ethernet,允许转换NetBIOS网络扩展到350台主机,才能避免广播通信成为严重的问题。
二:IPX/SPX
IPX是NOVELL用于NETWARE客户端/服务器的协议群组,避免了NETBEUI的弱点。但是,IPX具有完全的路由能力,可用于大型企业网。它允许有许多路由网络。包括32位网络地址,在单个环境中带来了新的不同弱点。
IPX的可扩展性受到其高层广播通信和高开销的限制。服务广告协议(ServiceAdvertising Protocol,SAP)将路由网络中的主机数限制为几千。尽管SAP的局限性已经被智能路由器和服务器配置所克服,但是,大规模IPX网络的管理员仍是非常困难的工作。
三:TCP/IP
每种网络协议都有自己的优点,但是只有TCP/IP允许与Internet完全的连接。TCP/IP是在60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的,即便遭到核攻击而破坏了大部分网络,TCP/IP仍然能够维持有效的通信。ARPANET就是由基于协议开发的,并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet。
TCP/IP同时具备了可扩展性和可靠性的需求。不幸的是牺牲了速度和效率(可是:TCP/IP的开发受到了政府的资助)。
Internet公用化以后,人们开始发现全球网的强大功能。Internet的普遍性是TCP/IP至今仍然使用的原因。常常在没有意识到的情况下,用户就在自己的PC上安装了TCP/IP栈,从而使该网络协议在全球应用最广。
TCP/IP的32位寻址功能方案不足以支持即将加入Internet的主机和网络数。因而可能代替当前实现的标准是IPv6。
应用层
·DHCP(动态主机分配协议)
· DNS (域名解析)
· FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议
· Gopher (英文原义:The Internet Gopher Protocol 中文释义:(RFC-1436)网际Gopher协议)
· HTTP (Hypertext Transfer Protocol)超文本传输协议
· IMAP4 (Internet Message Access Protocol 4) 即 Internet信息访问协议的第4版本
· IRC (Internet Relay Chat )网络聊天协议
· NNTP (Network News Transport Protocol)RFC-977)网络新闻传输协议
· XMPP 可扩展消息处理现场协议
· POP3 (Post Office Protocol 3)即邮局协议的第3个版本
· SIP 信令控制协议
· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)即简单邮件传输协议
· SNMP (Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)
· SSH (Secure Shell)安全外壳协议
· TELNET 远程登录协议
· RPC (Remote Procere Call Protocol)(RFC-1831)远程过程调用协议
·RTCP (RTP Control Protocol)RTP 控制协议
· RTSP(Real Time Streaming Protocol)实时流传输协议
· TLS (Transport Layer Security Protocol)安全传输层协议
· SDP( Session Description Protocol)会话描述协议
· SOAP (Simple Object Access Protocol)简单对象访问协议
· GTP 通用数据传输平台
· STUN(Simple Traversal of UDP over NATs,NAT 的UDP简单穿越)是一种网络协议
· NTP (Network Time Protocol)网络校时协议
传输层
·TCP(Transmission Control Protocol) 传输控制协议
· UDP (User Datagram Protocol) 用户数据报协议
· DCCP (Datagram Congestion Control Protocol)数据报拥塞控制协议
· SCTP(STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL)流控制传输协议
· RTPReal-time Transport Protocol或简写RTP)实时传送协议
· RSVP (Resource ReSer Vation Protocol)资源预留协议
· PPTP ( Point to Point Tunneling Protocol)点对点隧道协议
网络层
IP (IPv4 · IPv6) · ARP · RARP · ICMP · ICMPv6 · IGMP · RIP · OSPF · BGP · IS-IS · IPsec
数据链路层
802.11 · 802.16 · Wi-Fi · WiMAX · ATM · DTM · 令牌环 · 以太网 · FDDI · 帧中继 · GPRS · EVDO · HSPA · HDLC · PPP · L2TP · ISDN
物理层
以太网物理层 · 调制解调器 · PLC · SONET/SDH · G.709 · 光导纤维 · 同轴电缆 · 双绞线
❸ 计算机网络协议有哪些
网络协议(Protocol)是一种特殊的软件,是计算机网络实现其功能的最基本机制。网络协议的本质是规则,即各种硬件和软件必须遵循的共同守则。网络协议并不是一套单独的软件,它融合于其他所有的软件系统中,因此可以说,协议在网络中无所不在。网络协议遍及OSI通信模型的各个层次,从我们非常熟悉的TCP/IP、HTTP、FTP协议,到OSPF、IGP等协议,有上千种之多。对于普通用户而言,不需要关心太多的底层通信协议,只需要了解其通信原理即可。在实际管理中,底层通信协议一般会自动工作,不需要人工干预。但是对于第三层以上的协议,就经常需要人工干预了,比如TCP/IP协议就需要人工配置它才能正常工作。
局域网常用的三种通信协议分别是TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议。
TCP/IP协议毫无疑问是这三大协议中最重要的一个,作为互联网的基础协议,没有它就根本不可能上网,任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不过TCP/IP协议也是这三大协议中配置起来最麻烦的一个,单机上网还好,而通过局域网访问互联网的话,就要详细设置IP地址,网关,子网掩码,DNS服务器等参数。
TCP/IP协议族中包括上百个互为关联的协议,不同功能的协议分布在不同的协议层,
几个常用协议如下:
1、Telnet(Remote
Login):提供远程登录功能,一台计算机用户可以登录到远程的另一台计算机上,如同在远程主机上直接操作一样。
2、FTP(File
Transfer
Protocol):远程文件传输协议,允许用户将远程主机上的文件拷贝到自己的计算机上。
3、SMTP(Simple
Mail
transfer
Protocol):简单邮政传输协议,用于传输电子邮件。
4、NFS(Network
File
Server):网络文件服务器,可使多台计算机透明地访问彼此的目录。
5、UDP(User
Datagram
Protocol):用户数据包协议,它和TCP一样位于传输层,和IP协议配合使用,在传输数据时省去包头,但它不能提供数据包的重传,所以适合传输较短的文件。
HTTP协议简介
HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议,由于其简捷、快速的方式,适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出,经过几年的使用与发展,得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版,HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中,而且HTTP-NG(Next
Generation
of
HTTP)的建议已经提出。
HTTP协议的主要特点可概括如下:
1.支持客户/服务器模式。
2.简单快速:客户向服务器请求服务时,只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。
由于HTTP协议简单,使得HTTP服务器的程序规模小,因而通信速度很快。
3.灵活:HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
4.无连接:无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
5.无状态:HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息,则它必须重传,这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面,在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。
❹ 我们经常使用的计算机网络协议主要有哪些
常用的网络协议有:
IP/IPv4:网际协议
TCP:传输控制协议
IGMP:Internet 组管理协议
ICMP/ICMPv6:Internet控制信息协议
SNMP:简单网络管理协议
DNS:域名系统(服务)协议
具体介绍:
IP/IPv4:网际协议
网际协议(IP)是一个网络层协议,它包含寻址信息和控制信息 ,可使数据包在网络中路由。IP 协议是 TCP/IP 协议族中的主要网络层协议,与 TCP 协议结合组成整个因特网协议的核心协议。IP 协议同样都适用于 LAN 和 WAN 通信。
IP 协议有两个基本任务:提供无连接的和最有效的数据包传送;提供数据包的分割及重组以支持不同最大传输单元大小的数据连接。对于互联网络中 IP 数据报的路由选择处理,有一套完善的 IP 寻址方式。每一个 IP 地址都有其特定的组成但同时遵循基本格式。IP 地址可以进行细分并可用于建立子网地址。TCP/IP 网络中的每台计算机都被分配了一个唯一的 32 位逻辑地址,这个地址分为两个主要部分:网络号和主机号。网络号用以确认网络,如果该网络是因特网的一部分,其网络号必须由 InterNIC 统一分配。一个网络服务器供应商(ISP)可以从 InterNIC 那里获得一块网络地址,按照需要自己分配地址空间。主机号确认网络中的主机,它由本地网络管理员分配。
当你发送或接受数据时(例如,一封电子信函或网页),消息分成若干个块,也就是我们所说的“包”。每个包既包含发送者的网络地址又包含接受者的地址。由于消息被划分为大量的包,若需要,每个包都可以通过不同的网络路径发送出去。包到达时的顺序不一定和发送顺序相同, IP 协议只用于发送包,而 TCP 协议负责将其按正确顺序排列。
除了 ARP 和 RARP,其它所有 TCP/IP 族中的协议都是使用 IP 传送主机与主机间的通信。当前 IP 协议有两种版本:IPv4 和 IPv6。本文主要阐述 IPv4 。IPv6 的相关细节将在其它文件中再作介绍。
TCP:传输控制协议
传输控制协议 TCP 是 TCP/IP 协议栈中的传输层协议,它通过序列确认以及包重发机制,提供可靠的数据流发送和到应用程序的虚拟连接服务。与 IP 协议相结合, TCP 组成了因特网协议的核心。
由于大多数网络应用程序都在同一台机器上运行,计算机上必须能够确保目的地机器上的软件程序能从源地址机器处获得数据包,以及源计算机能收到正确的回复。这是通过使用 TCP 的“端口号”完成的。网络 IP 地址和端口号结合成为唯一的标识 , 我们称之为“套接字”或“端点”。 TCP 在端点间建立连接或虚拟电路进行可靠通信。
TCP 服务提供了数据流传输、可靠性、有效流控制、全双工操作和多路复用技术等。
关于流数据传输 ,TCP 交付一个由序列号定义的无结构的字节流。 这个服务对应用程序有利,因为在送出到 TCP 之前应用程序不需要将数据划分成块, TCP 可以将字节整合成字段,然后传给 IP 进行发送。
TCP 通过面向连接的、端到端的可靠数据报发送来保证可靠性。 TCP 在字节上加上一个递进的确认序列号来告诉接收者发送者期望收到的下一个字节。如果在规定时间内,没有收到关于这个包的确认响应,重新发送此包。 TCP 的可靠机制允许设备处理丢失、延时、重复及读错的包。超时机制允许设备监测丢失包并请求重发。
TCP 提供了有效流控制。当向发送者返回确认响应时,接收 TCP 进程就会说明它能接收并保证缓存不会发生溢出的最高序列号。
全双工操作: TCP 进程能够同时发送和接收包。
TCP 中的多路技术:大量同时发生的上层会话能在单个连接上时进行多路复用。
IGMP:Internet 组管理协议
Internet 组管理协议(IGMP)是因特网协议家族中的一个组播协议,用于 IP 主机向任一个直接相邻的路由器报告他们的组成员情况。IGMP 信息封装在 IP 报文中,其 IP 的协议号为 2。IGMP 具有三种版本,即 IGMP v1、v2 和 v3。
IGMPv1: 主机可以加入组播组。没有离开信息(leave messages)。路由器使用基于超时的机制去发现其成员不关注的组。
IGMPv2: 该协议包含了离开信息,允许迅速向路由协议报告组成员终止情况,这对高带宽组播组或易变型组播组成员而言是非常重要的。
IGMPv3: 与以上两种协议相比,该协议的主要改动为:允许主机指定它要接收通信流量的主机对象。来自网络中其它主机的流量是被隔离的。IGMPv3 也支持主机阻止那些来自于非要求的主机发送的网络数据包。
IGMP 协议变种有:
距离矢量组播路由选择协议(DVMRP: Distance Vector Multicast Routing Protocol)
IGMP 用户认证协议 (IGAP: IGMP for user Authentication Protocol)
路由器端口组管理协议(RGMP: Router-port Group Management Protocol)
ICMP/ICMPv6:Internet控制信息协议
Internet 控制信息协议(ICMP)是 IP 组的一个整合部分。通过 IP 包传送的 ICMP 信息主要用于涉及网络操作或错误操作的不可达信息。ICMP 包发送是不可靠的,所以主机不能依靠接收 ICMP 包解决任何网络问题。ICMP 的主要功能如下:
通告网络错误。比如,某台主机或整个网络由于某些故障不可达。如果有指向某个端口号的 TCP 或 UDP 包没有指明接受端,这也由 ICMP 报告。
通告网络拥塞。当路由器缓存太多包,由于传输速度无法达到它们的接收速度,将会生成“ ICMP 源结束”信息。对于发送者,这些信息将会导致传输速度降低。当然,更多的 ICMP 源结束信息的生成也将引起更多的网络拥塞,所以使用起来较为保守。
协助解决故障。ICMP 支持 Echo 功能,即在两个主机间一个往返路径上发送一个包。 Ping 是一种基于这种特性的通用网络管理工具,它将传输一系列的包,测量平均往返次数并计算丢失百分比。
通告超时。如果一个 IP 包的 TTL 降低到零,路由器就会丢弃此包,这时会生成一个 ICMP 包通告这一事实。TraceRoute 是一个工具,它通过发送小 TTL 值的包及监视 ICMP 超时通告可以显示网络路由。
ICMP 在 IPv6 定义中重新修订。此外, IPv4 组成员协议(IGMP)的多点传送控制功能也嵌入到 ICMPv6 中。
SNMP:简单网络管理协议
SNMP 是专门设计用于在 IP 网络管理网络节点(服务器、工作站、路由器、交换机及 HUBS 等)的一种标准协议,它是一种应用层协议。 SNMP 使网络管理员能够管理网络效能,发现并解决网络问题以及规划网络增长。通过 SNMP 接收随机消息(及事件报告)网络管理系统获知网络出现问题。
SNMP 管理的网络有三个主要组成部分:管理的设备、代理和网络管理系统。管理设备是一个网络节点,包含 ANMP 代理并处在管理网络之中。被管理的设备用于收集并储存管理信息。通过 SNMP , NMS 能得到这些信息。被管理设备,有时称为网络单元,可能指路由器、访问服务器,交换机和网桥、 HUBS 、主机或打印机。 SNMP 代理是被管理设备上的一个网络管理软件模块。 SNMP 代理拥有本地的相关管理信息,并将它们转换成与 SNMP 兼容的格式。 NMS 运行应用程序以实现监控被管理设备。此外, NMS 还为网络管理提供了大量的处理程序及必须的储存资源。任何受管理的网络至少需要一个或多个 NMS 。
目前, SNMP 有 3 种: SNMPV1 、 SNMPV2 、 SNMPV3。第 1 版和第 2 版没有太大差距,但 SNMPV2 是增强版本,包含了其它协议操作。与前两种相比, SNMPV3 则包含更多安全和远程配置。为了解决不同 SNMP 版本间的不兼容问题, RFC3584 种定义了三者共存策略。
SNMP 还包括一组由 RMON 、 RMON2 、 MTB 、 MTB2 、 OCDS 及 OCDS 定义的扩展协议。
DNS:域名系统(服务)协议
域名系统(服务)协议(DNS)是一种分布式网络目录服务,主要用于域名与 IP 地址的相互转换,以及控制因特网的电子邮件的发送。大多数因特网服务依赖于 DNS 而工作,一旦 DNS 出错,就无法连接 Web 站点,电子邮件的发送也会中止。
DNS 有两个独立的方面 :
定义了命名语法和规范,以利于通过名称委派域名权限。基本语法是: local.group.site;
定义了如何实现一个分布式计算机系统,以便有效地将域名转换成 IP 地址。
在 DNS 命名方式中,采用了分散和分层的机制来实现域名空间的委派授权以及域名与地址相转换的授权。通过使用 DNS 的命名方式来为遍布全球的网络设备分配域名,而这则是由分散在世界各地的服务器实现的。
理论上, DNS 协议中的域名标准阐述了一种可用任意标签值的分布式的抽象域名空间。任何组织都可以建立域名系统,为其所有分布结构选择标签,但大多数 DNS 协议用户遵循官方因特网域名系统使用的分级标签。常见的顶级域是: COM 、 EDU 、 GOV 、 NET 、 ORG 、 BIZ ,另外还有一些带国家代码的顶级域。
DNS 的分布式机制支持有效且可靠的名字到 IP 地址的映射。多数名字可以在本地映射,不同站点的服务器相互合作能够解决大网络的名字与 IP 地址的映射问题。单个服务器的故障不会影响 DNS 的正确操作。 DNS 是一种通用协议,它并不仅限于网络设备名称。
❺ 计算机网络协议有哪些,具体作用什么
目前网络协议有许多种,但是最基本的协议是TCP/IP协议,许多协议都是它的子协议。下面我们就对TCP/IP协议作一下简单介绍。
1 TCP/IP协议基础
TCP/IP协议包括两个子协议:一个是TCP协议(Transmission Control Protocol,传输控制协议),另一个是IP协议(Internet Protocol,互联网协议),它起源于20世纪60年代末。
在TCP/IP协议中,TCP协议和IP协议各有分工。TCP协议是IP协议的高层协议,TCP在IP之上提供了一个可靠的,连接方式的协议。TCP协议能保证数据包的传输以及正确的传输顺序,并且它可以确认包头和包内数据的准确性。如果在传输期间出现丢包或错包的情况,TCP负责重新传输出错的包,这样的可靠性使得TCP/IP协议在会话式传输中得到充分应用。IP协议为TCP/IP协议集中的其它所有协议提供“包传输”功能,IP协议为计算机上的数据提供一个最有效的无连接传输系统,也就是说IP包不能保证到达目的地,接收方也不能保证按顺序收到IP包,它仅能确认IP包头的完整性。最终确认包是否到达目的地,还要依靠TCP协议,因为TCP协议是有连接服务。
在计算机服务中如果按连接方式来分的话,可分为“有连接服务”和“无连接服务”两种。“有连接服务”必须先建立连接才能提供相应服务,而“无连接服务”则不需先建立连接。TCP协议是一种典型的有连接协议,而UDP协议则是典型的无连接服务。
TCP/IP协议所包括的协议和工具
TCP/IP协议是一组网络协议的集合,它主要包括以下几方面的协议和工具。
·TCP/IP协议核心协议
这些核心协议除了自身外,还包括用户数据报协议(UDP协议)、地址代理协议(ARP协议)以及网间控制协议(ICMP协议)。这组协议提供了一系列计算机互连和网络互连的标准协议。
·应用接口协议
这类协议主要包括Windows套接字(Socket,用于开发网络应用程序)、远程调用、NetBIOS协议(用于建立逻辑名和网络上的会话)和网络动态数据交换(Network,用于通过网络共享嵌入在文本中的信息)。
·基本的TCP/IP协议互连应用协议
主要包括finger、ftp、rep、rsh、telnet、tftp等协议。这些工具协议使得Windows系统用户使用非Microsoft系统计算机上(如UNIX系统计算机)的资源成为可能。
·TCP/IP协议诊断工具
这些工具包括arp、hostname、ipconfig、nbstat、netstat、ping和route,它们可用来检测并恢复TCP/IP协议网络故障。
·有关服务和管理工具
这些服务和管理工具包括FTP服务器服务(用于在两个远程计算机之间传输文件,这是远程控制通信中的关键功能)、网际命名服务WINS(用于在一个网际上动态记录和询问计算机的名字)、动态计算机配置协议DHCP(用于在Windows NT计算机上自动配置TCP/IP协议)以及TCP/IP协议打印(主要用于远程打印和网络打印)。
·简单网络管理协议代理(SNMP)
这个工具允许通过使用管理工具(如“Sun Net Manages” 或“HP Open View”),从远程管理Windows NT计算机。
(2)TCP/IP的主要协议简述
为了使读者能全面了解一些基本的网络通信协议和服务,本节就对TCP/IP协议所包括的几种主要协议进行简要说明。
·远程登录协议(Telnet)
Telnet协议是用来登录到远程计算机上,并进行信息访问,通过它可以访问所有的数据库、联机游戏、对话服务以及电子公告牌,如同与被访问的计算机在同一房间中工作一样,但只能进行些字符类操作和会话。
·文件传输协议(Ftp)
这是文件传输的基本协议,有了FTP协议就可以把的文件进行上传,也可从网上得到许多应用程序和信息(下载),有许多软件站点就是通过FTP协议来为用户提供下载任务的,俗称“FTP服务器”。最初的FTP程序是工作在UNIX系统下的,而目前的许多FTP程序是工作在Windows系统下的。FTP程序除了完成文件的传送之外,还允许用户建立与远程计算机的连接,登录到远程计算机上,并可在远程计算机上的目录间移动。
·电子邮件服务(Email)
电子邮件服务是目前最常见、应用最广泛的一种到联网服务。通过电子邮件,可以与Internet上的任何人交换信息。电子邮件的快速、高效、方便以及价廉,越来越得到了广泛的应用,目前只要是上过网的网民就肯定用过电子邮件这种服务。目前,全球平均每天约有几千万份电子邮件在网上传输。
·WWW服务
WWW服务(3W服务)也是目前应用最广的一种基本互联网应用,我们每天上网都要用到这种服务。通过WWW服务,只要用鼠标进行本地操作,就可以到达世界上的任何地方。由于WWW服务使用的是超文本链接(HTML),所以可以很方便的从一个信息页转换到另一个信息页。它不仅能查看文字,还可以欣赏图片、音乐、动画。最流行的WWW服务的程序就是微软的IE浏览器。
·简单邮件传输协议(SMTP)
SMTP是TCP/IP协议族的一个成员,这种协议认为你的计算机是永久连接在Internet上的,而且认为你在网络上的计算机在任何时候是可以被访问的。它适用于永久连接在Internet的计算机,但无法使用通过SLIP/PPP协议连接的用户接收电子邮件。解决这个问题的办法是在邮件计算机上同时运行SMTP和POP协议的程序,SMTP负责邮件的发送和在邮件计算机上的分拣和存储,POP协议负责将邮件通过SLIP/PPP协议连接传送到用户计算机上。
·信息服务(Gopher)
Gopher最早出现在1991年,它是第一个操作简便、使用广泛的从Internet服务器上获取信息的客户应用程序。除了操作简便外,它的另一个特点是速度快。Gopher运行时,将显示一个交互式的供用户选择的菜单,菜单中的选项由简单的短句组成,每个短句通常指向另一个菜单,并最终指向有用的文件。Gopher是帮助用户在Internet信息海洋中搜索有用信息的导航器。用户只要关心浏览的内容,而不必关心具体的服务器。
·文件检索服务(Archie)
它是一个从整个Internet上匿名FTP服务器获取文件的服务。其完全依赖于匿名FTP系统的管理员,他们将站点在全世界的Archie服务器进行了注册,Archie仅通过文件名进行检索。
2 IP协议
目前正在使用的IP协议是第4版的,称之为“IPv4”,新版本的IP协议正在完善过程中,它就是经常可以在各大IT媒体中见到的IPv6。IPv6所要解决的主要是IPv4协议中IP地址远远不够的现象。IPv4所采用的是32位,而IPv6则是128位,是原来的4倍。IPv6所提供的IP地址数已可算是天文数字了,据专家们分析,这个数字的IP地址可以使全球的每一个人都可拥有10以上的IP地址,这么多的IP地址相信再也不会出现IPv4那样除了美国外,各国都出现IP地址短缺现象,为将来实现移动上网打下了坚实的基础。但这属于较新技术,在此就不作详细介绍,本文仍以目前主流的IPv4协议为基础进行介绍。
IP协议的功能是把数据报在互联的网络上传送,通过将数据报在一个个IP协议模块间传送,直到目的模块。网络中每个计算机和网关上都有IP协议模块。数据报在一个个模块间通过路由处理网络地址传送到目的地址,因此搜寻网络地址对于IP协议十分重要的功能。另外,因为各个网络上的数据报大小可能不同,所以数据报的分段也是IP协议的不可或缺的功能,不然对于一些网络带宽较窄的网络,大的数据报就无法正确传输了。下面主要介绍我们初级学者所关心的现行方面问题。
(1)IP地址
在计算机寻址中经常会遇到“名字”、“地址”和“路由”这三个术语,它们之间是有较大区别的。名字是要找的,就像的人名一样;而地址是用来指出这个名字在什么地方,就像人的住址一样;路由是解决如何到达目的地址的问题,就像已经知道了某个人住在什么地方,现在要考虑走什么路线、采用什么交通工具到达目的地方最为简便。
这里所介绍的IP协议主要是解决地址的问题。名字和地址进行解析的工作是由其上层协议--TCP协议完成。IP协议模块将地址和本地网络地址加以映射(就像写信一样,IP协议只负责把收、发信人的地址写上,把信投进邮箱就可不管了),而将本地网络地址和路由进行映射则是低层协议(如路由协议)的任务,所以说IP协议是一个无连接的服务。
IP协议要寻找的“地址”是32位长(4个分段的16进制组成),由网络号(网络ID)和主机号(主机ID)两部分构成,按照IP协议规定因特网上的地址共有A、B、C、D、E五类.
按照IP协议规定因特网上的地址共有A、B、C、D、E五类·A类IP地址:用前面8位来标识网络号,其中规定最前面一位为“0”,24位标识主机地址,即A类地址的第一段取值(也即网络号)可以是“00000001 ̄01111111”之间任一数字,转换为十进制后即为1~128之间。主机号没有做硬性规定,所以它的IP地址范围为“1.0.0.0-128.255.255.255”。A类地址是为大型政府网络而提供,因为A地址中有10.0.0.0-10.255.255.254和127.0.0.0-127.255.255.254这两段地址有专门用途,所以全世界总共只有126个可能的A类网络。每个A类网络最多可以连接16777214台计算机,这类地址数是最少的,但这类网络所允许连接的计算机是最多的。
·B类IP地址:用前面16位来标识网络号,其中最前面两位规定为“10”,16位标识主机号,也就是说B类地址的第一段“10000000 ̄10111111”,转换成十进制后即为128~191之间,第一段和第二段合在一起表示网络地址,它的地址范围为“128.0.0.0-191.255.255.255”。B类地址适用于中等规模的网络,全世界大约有16000个B类网络,每个B类网络最多可以连接65534台计算机。这类IP地址通常为中等规模的网络提供。其中172.16.0.0-172.31.255.254地址段有专门用途。
·C类IP地址:用前面24位来标识网络号,其中最前面三位规定为“110”,8位标识主机号。这样C类地址的第一段取值为“11000000 ̄11011111”之间,转换成十进制后即为192~223。第一段、第二段、第三段合在一起表示网络号,最后一段标识网络上的主机号,它的地址范围为“192.0.0.0-223.255.255.255”。C类地址适用于校园网等小型网络,每个C类网络最多可以有254台计算机。这类地址是所有的地址类型中地址数最多的,但这类网络所允许连接的计算机是最少的。这类IP地址可分配给任何有需要的人。其中192.168.0.0-192.168.255.255为企业局域网专用地址段。
·D类地址:它用于多重广播组,一个多重广播组可能包括1台或更多主机,或根本没有。D类地址的最高位为1110,第一段八位体为“11100000 ̄11101111”,转换成十进制即为224 ̄239,剩余的位设计客户机参加的特定组,它的地址范围为“224.0.1.1-239.255.255.255”。在多重广播操作中没有网络或主机位,数据包将传送到网络中选定的主机子集中,只有注册了多重广播地址的主机才能接收到数据包。Microsoft支持D类地址,用于应用程序将多重广播数据发送到网络间的主机上,包括WINS和Microsoft NetShow。
·E类地址:这是一个通常不用的实验性地址,保留作为以后使用。E类地址的最高位为11110,第一段八位体为“11110000 ̄11110111”,转换成十进制即为240 ̄247。
IPv4协议中对首段位为248 ̄254 的地址段暂无规定。
其实还有一类IP地址,就是以“127”开头的IP地址,这类IP地址也是属于保留使用的,这类地址属于环路测试类IP地址。这类IP地址不能作为计算机的IP地址用,也就不能在网络上使用这样的IP地址来标识计算机的位置,更不能通过在浏览器或者其他搜索位置输入这样的IP地址,来搜索想要查找的计算机,因为它只能在本地计算机上用于测试使用。
其实还有一类IP地址,就是以“127”开头的IP地址,这类IP地址也是属于保留使用的,这类地址属于环路测试类IP地址。这类IP地址不能作为计算机的IP地址用,也就不能在网络上使用这样的IP地址来标识计算机的位置,更不能通过在浏览器或者其他搜索位置输入这样的IP地址,来搜索想要查找的计算机,因为它只能在本地计算机上用于测试使用。
其实还有一类IP地址,就是以“127”开头的IP地址,这类IP地址也是属于保留使用的,这类地址属于环路测试类IP地址。这类IP地址不能作为计算机的IP地址用,也就不能在网络上使用这样的IP地址来标识计算机的位置,更不能通过在浏览器或者其他搜索位置输入这样的IP地址,来搜索想要查找的计算机,因为它只能在本地计算机上用于测试使用。
(2) 子网掩码和域名
以上介绍的是网络IP地址,但随着网络的发展,IPv4标准中的IP地址远不够用,为了解决这一矛盾,于是又在IP地址加上子网掩码来进一步识别。在TCP/IP协议中规定,A类网络的子网掩码格式为“255.0.0.0”形式,后面的“0”可以为“0 ̄254”之间任一数字。B类网络的子网掩码格式为“255.255.0.0”,C类网络的子网掩码为格式为“255.255.255.0”,同样其中的“0”可以是“0 ̄254”之间任一数字。如果没有子网,可以为“0”,也可以不配置,如果有子网则一定要配置。
前面介绍的IP地址都是以数字形式表示计算机的地址,这种IP地址人们记忆起来是非常困难的。对非计算机和网络的专业人士来说,记住这种地址是很不现实的。因此,Internet还采用域名地址来表示每台计算机。通过为每台计算机建立IP地址与域名地址之间的映射关系,用户可以在网上避开难以记忆的IP地址,而用域名地址来唯一标记网上的计算机。域名地址与IP地址的关系类似于一个人的姓名与身份证号码之间的关系。
要把计算机连入Internet,必须获得网上唯一的IP地址与对应的域名地址。域名地址由域名系统(DNS)管理。每个连到Internet的网络中都有至少一个DNS服务器,其中存有该网络中所有计算机的域名和对应的IP地址,通过与其他网络的DNS服务器相连就可以找到其他站点。这也是在TCP/IP协议属性中要进行DNS配置的原因。
域名地址也是分段表示的,每段分别授权给不同的机构管理,各段之间用圆点(.)分隔。与IP地址相反,各段自左至右级别是越来越高。
❻ 计算机网络协议四的特点和原理
ip就是网际互联协议,支持的有4个协议:ARP,RARP,ICMP,IGMP1.网络互连把自己的网络同其它的网络互连起来,从网络中获取的信息和向网络发布自己的消息,是网络互连的最主要的动力。网络的互连有多种方式,其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。1.1网桥互连的网络网桥工作在OSI模型中的第二层,即链路层。完成数据帧(frame)的转发,主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址,一般就是网卡所带的地址。网桥的作用是把两个或多个网络互连起来,提供透明的通信。网络上的设备看不到网桥的存在,设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行转发的,因此只能连接相同或相似的网络(相同或相似结构的数据帧),如以太网之间、以太网与令牌环(tokenring)之间的互连,对于不同类型的网络(数据帧结构不同),如以太网与X.25之间,网桥就无能为力了。网桥扩大了网络的规模,提高了网络的性能,给网络应用带来了方便,在以前的网络中,网桥的应用较为广泛。但网桥互连也带来了不少问题:一个是广播风暴,网桥不阻挡网络中广播消息,当网络的规模较大时(几个网桥,多个以太网段),有可能引起广播风暴(broadcastingstorm),导致整个网络全被广播信息充满,直至完全瘫痪。第二个问题是,当与外部网络互连时,网桥会把内部和外部网络合二为一,成为一个网,双方都自动向对方完全开放自己的网络资源。这种互连方式在与外部网络互连时显然是难以接受的。问题的主要根源是网桥只是最大限度地把网络沟通,而不管传送的信息是什么。1.2路由器互连网络路由器互连与网络的协议有关,我们讨论限于TCP/IP网络的情况。路由器工作在OSI模型中的第三层,即网络层。路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址(即IP地址)来区别不同的网络,实现网络的互连和隔离,保持各个网络的独立性。路由器不转发广播消息,而把广播消息限制在各自的网络内部。发送到其他网络的数据茵先被送到路由器,再由路由器转发出去。IP路由器只转发IP分组,把其余的部分挡在网内(包括广播),从而保持各个网络具有相对的独立性,这样可以组成具有许多网络(子网)互连的大型的网络。由于是在网络层的互连,路由器可方便地连接不同类型的网络,只要网络层运行的是IP协议,通过路由器就可互连起来。网络中的设备用它们的网络地址(TCP/IP网络中为IP地址)互相通信。IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。路由器只根据IP地址来转发数据。IP地址的结构有两部分,一部分定义网络号,另一部分定义网络内的主机号。目前,在Internet网络中采用子网掩码来确定IP地址中网络地址和主机地址。子网掩码与IP地址一样也是32bit,并且两者是一一对应的,并规定,子网掩码中数字为“1”所对应的IP地址中的部分为网络号,为“0”所对应的则为主机号。网络号和主机号合起来,才构成一个完整的IP地址。同一个网络中的主机IP地址,其网络号必须是相同的,这个网络称为IP子网。通信只能在具有相同网络号的IP地址之间进行,要与其它IP子网的主机进行通信,则必须经过同一网络上的某个路由器或网关(gateway)出去。不同网络号的IP地址不能直接通信,即使它们接在一起,也不能通信。路由器有多个端口,用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同。不同的端口为不同的网络号,对应不同的IP子网,这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上。2.路由原理当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时,它将直接把IP分组送到网络上,对方就能收到。而要送给不同IP于网上的主机时,它要选择一个能到达目的子网上的路由器,把IP分组送给该路由器,由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器,主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关(defaultgateway)”的路由器上。“缺省网关”是每台主机上的一个配置参数,它是接在同一个网络上的某个路由器端口的IP地址。路由器转发IP分组时,只根据IP分组目的IP地址的网络号部分,选择合适的端口,把IP分组送出去。同主机一样,路由器也要判定端口所接的是否是目的子网,如果是,就直接把分组通过端口送到网络上,否则,也要选择下一个路由器来传送分组。路由器也有它的缺省网关,用来传送不知道往哪儿送的IP分组。这样,通过路由器把知道如何传送的IP分组正确转发出去,不知道的IP分组送给“缺省网关”路由器,这样一级级地传送,IP分组最终将送到目的地,送不到目的地的IP分组则被网络丢弃了。目前TCP/IP网络,全部是通过路由器互连起来的,Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网络(routerbasednetwork),形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中,路由器不仅负责对IP分组的转发,还要负责与别的路由器进行联络,共同确定“网间网”的路由选择和维护路由表。路由动作包括两项基本内容:寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径,由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法,要相对复杂一些。为了判定最佳路径,路由选择算法必须启动并维护包含路由信息的路由表,其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中,根据路由表可将目的网络与下一站(nexthop)的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新,更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化,并由路由器根据量度来决定最佳路径。这就是路由选择协议(routingprotocol),例如路由信息协议(RIP)、开放式最短路径优先协议(OSPF)和边界网关协议(BGP)等。转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找,判明是否知道如何将分组发送到下一个站点(路由器或主机),如果路由器不知道如何发送分组,通常将该分组丢弃;否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点,如果目的网络直接与路由器相连,路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议(routedprotocol)。路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念,前者使用后者维护的路由表,同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。下文中提到的路由协议,除非特别说明,都是指路由选择协议,这也是普遍的习惯。3.路由协议典型的路由选择方式有两种:静态路由和动态路由。静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预,否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映,一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中,静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时,以静态路由为准。动态路由是网络中的路由器之间相互通信,传递路由信息,利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化,路由选择软件就会重新计算路由,并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络,引起各路由器重新启动其路由算法,并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然,各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围,因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中进行寻径时,路由器首先查找静态路由,如果查到则根据相应的静态路由转发分组;否则再查找动态路由。根据是否在一个自治域内部使用,动态路由协议分为内部网关协议(IGP)和外部网关协议(EGP)。这里的自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议,常用的有RIP、OSPF;外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择,常用的是BGP和BGP-4。下面分别进行简要介绍。3.1RIP路由协议RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xeroxparc通用协议而设计的,是Internet中常用的路由协议。RIP采用距离向量算法,即路由器根据距离选择路由,所以也称为距离向量协议。路由器收集所有可到达目的地的不同路径,并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息,除到达目的地的最佳路径外,任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。这样,正确的路由信息逐渐扩散到了全网。RIP使用非常广泛,它简单、可靠,便于配置。但是RIP只适用于小型的同构网络,因为它允许的最大站点数为15,任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。3.2OSPF路由协议80年代中期,RIP已不能适应大规模异构网络的互连,0SPF随之产生。它是网间工程任务组织(1ETF)的内部网关协议工作组为IP网络而开发的一种路由协议。0SPF是一种基于链路状态的路由协议,需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。在OSPF的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和其它一些变量。利用0SPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息,并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由更新信息。与RIP不同,OSPF将一个自治域再划分为区,相应地即有两种类型的路由选择方式:当源和目的地在同一区时,采用区内路由选择;当源和目的地在不同区时,则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销,并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作,这也给网络的管理、维护带来方便。3.3BGP和BGP-4路由协议BGP是为TCP/IP互联网设计的外部网关协议,用于多个自治域之间。它既不是基于纯粹的链路状态算法,也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的BGP交换网络可达信息。各个自治域可以运行不同的内部网关协议。BGP更新信息包括网络号/自治域路径的成对信息。自治域路径包括到达某个特定网络须经过的自治域串,这些更新信息通过TCP传送出去,以保证传输的可靠性。为了满足Internet日益扩大的需要,BGP还在不断地发展。在最新的BGp4中,还可以将相似路由合并为一条路由。3.4路由表项的优先问题在一个路由器中,可同时配置静态路由和一种或多种动态路由。它们各自维护的路由表都提供给转发程序,但这些路由表的表项间可能会发生冲突。这种冲突可通过配置各路由表的优先级来解决。通常静态路由具有默认的最高优先级,当其它路由表表项与它矛盾时,均按静态路由转发。4.路由算法路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,采用何种算法往往决定了最终的寻径结果,因此选择路由算法一定要仔细。通常需要综合考虑以下几个设计目标:(1)最优化:指路由算法选择最佳路径的能力。(2)简洁性:算法设计简洁,利用最少的软件和开销,提供最有效的功能。(3)坚固性:路由算法处于非正常或不可预料的环境时,如硬件故障、负载过高或操作失误时,都能正确运行。由于路由器分布在网络联接点上,所以在它们出故障时会产生严重后果。最好的路由器算法通常能经受时间的考验,并在各种网络环境下被证实是可靠的。(4)快速收敛:收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时,路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络,引发重新计算最佳路径,最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。(5)灵活性:路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。例如,某个网段发生故障,路由算法要能很快发现故障,并为使用该网段的所有路由选择另一条最佳路径。路由算法按照种类可分为以下几种:静态和动态、单路和多路、平等和分级、源路由和透明路由、域内和域间、链路状态和距离向量。前面几种的特点与字面意思基本一致,下面着重介绍链路状态和距离向量算法。链路状态算法(也称最短路径算法)发送路由信息到互联网上所有的结点,然而对于每个路由器,仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分。距离向量算法(也称为Bellman-Ford算法)则要求每个路由器发送其路由表全部或部分信息,但仅发送到邻近结点上。从本质上来说,链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处,而距离向量算法发送大量更新信息至邻接路由器。由于链路状态算法收敛更快,因此它在一定程度上比距离向量算法更不易产生路由循环。但另一方面,链路状态算法要求比距离向量算法有更强的CPU能力和的内存空间,因此链路状态算法将会在实现时显得更昂贵一些。除了这些区别,两种算法在大多数环境下都能很好地运行。最后需要指出的是,路由算法使用了许多种不同的度量标准去决定最佳路径。复杂的路由算法可能采用多种度量来选择路由,通过一定的加权运算,将它们合并为单个的复合度量、再填入路由表中,作为寻径的标准。通常所使用的度量有:路径长度、可靠性、时延、带宽、负载、通信成本等。5.新一代路由器由于多媒体等应用在网络中的发展,以及ATM、快速以太网等新技术的不断采用,网络的带宽与速率飞速提高,传统的路由器已不能满足人们对路由器的性能要求。因为传统路由器的分组转发的设计与实现均基于软件,在转发过程中对分组的处理要经过许多环节,转发过程复杂,使得分组转发的速率较慢。另外,由于路由器是网络互连的关键设备,是网络与其它网络进行通信的一个“关口”,对其安全性有很高的要求,因此路由器中各种附加的安全措施增加了CPU的负担,这样就使得路由器成为整个互联网上的“瓶颈”。传统的路由器在转发每一个分组时,都要进行一系列的复杂操作,包括路由查找、访问控制表匹配、地址解析、优先级管理以及其它的附加操作。这一系列的操作大大影响了路由器的性能与效率,降低了分组转发速率和转发的吞吐量,增加了CPU的负担。而经过路由器的前后分组间的相关性很大,具有相同目的地址和源地址的分组往往连续到达,这为分组的快速转发提供了实现的可能与依据。新一代路由器,如IPSwitch、TagSwitch等,就是采用这一设计思想用硬件来实现快速转发,大大提高了路由器的性能与效率。新一代路由器使用转发缓存来简化分组的转发操作。在快速转发过程中,只需对一组具有相同目的地址和源地址的分组的前几个分组进行传统的路由转发处理,并把成功转发的分组的目的地址、源地址和下一网关地址(下一路由器地址)放人转发缓存中。当其后的分组要进行转发时,茵先查看转发缓存,如果该分组的目的地址和源地址与转发缓存中的匹配,则直接根据转发缓存中的下一网关地址进行转发,而无须经过传统的复杂操作,大大减轻了路由器的负担,达到了提高路由器吞吐量的目标。
❼ 什么是计算机网络协议
网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢?就像我们说话用某种语言一样,在网络上的各台计算机之间也有一种语言,这就是网络协议,不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。
网络协议是网络上所有设备(网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等)之间通信规则的集合,它定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。大多数网络都采用分层的体系结构,每一层都建立在它的下层之上,向它的上一层提供一定的服务,而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。一台设备上的第 n层与另一台设备上的第n层进行通信的规则就是第n层协议。在网络的各层中存在着许多协议,接收方和发送方同层的协议必须一致,否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。常见的协议有:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。在局域网中用得的比较多的是IPX/SPX.。用户如果访问Internet,则必须在网络协议中添加TCP/IP协议。
TCP/IP是“transmission Control Protocol/Internet Protocol”的简写,中文译名为传输控制协议/互联网络协议)协议, TCP/IP(传输控制协议/网间协议)是一种网络通信协议,它规范了网络上的所有通信设备,尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是INTERNET的基础协议,也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。在数据传送中,可以形象地理解为有两个信封,TCP和IP就像是信封,要传递的信息被划分成若干段,每一段塞入一个TCP信封,并在该信封面上记录有分段号的信息,再将TCP信封塞入IP大信封,发送上网。在接受端,一个TCP软件包收集信封,抽出数据,按发送前的顺序还原,并加以校验,若发现差错,TCP将会要求重发。因此,TCP/IP在INTERNET中几乎可以无差错地传送数据。 对普通用户来说,并不需要了解网络协议的整个结构,仅需了解IP的地址格式,即可与世界各地进行网络通信。
IPX/SPX是基于施乐的XEROX’S Network System(XNS)协议,而SPX是基于施乐的XEROX’S SPP(Sequenced Packet Protocol:顺序包协议)协议,它们都是由novell公司开发出来应用于局域网的一种高速协议。它和TCP/IP的一个显着不同就是它不使用ip 地址,而是使用网卡的物理地址即(MAC)地址。在实际使用中,它基本不需要什么设置,装上就可以使用了。由于其在网络普及初期发挥了巨大的作用,所以得到了很多厂商的支持,包括microsoft等,到现在很多软件和硬件也均支持这种协议。
NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface ,或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本,曾被许多操作系统采用,例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用,是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。总之NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议,安装后不需要进行设置,特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外,局域网的计算机最好也安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意,如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域,也必须安装NetBEUI协议。
一个网络协议至少包括三要素:
语法 用来规定信息格式;
语义 用来说明通信双方应当怎么做;
时序 详细说明事件的先后顺序。