网络分组交付流程

❶ 分组交换的分类

按照实现方式，分组交换可以分为数据报分组交换和虚电路分组交换。 数据包分组交换要求通信双方之间至少存在一条数据传输通路。发送者需要在通信之前将所要传输的数据包准备好，数据包都包含有发送者和接收者的地址信息。数据包的传输彼此独立，互不影响，可以按照不同的路由机制到达目的地，并重新组合。
在这种方式中，每个分组按一定格式附加源与目的地址、分组编号、分组起始、结束标志、差错校验等信息，以分组形式在网络中传输。网络只是尽力地将分组交付给目的主机，但不保证所传送的分组不丢失，也不保证分组能够按发送的顺序到达接收端。所以网络提供的服务是不可靠的，也不保证服务质量。如图9-2（a）所示，主机H1向H5发送的分组，有的经过节点A-B-E，有的经过A-C-E或A-B-C-E，主机H2向H6发送的分组，有的经过节点B-D-E，有的经过B-E。数据报方式一般适用于较短的单个分组的报文。其优点是传输延时小，当某节点发生故障时不会影响后续分组的传输。缺点是每个分组附加的控制信息多，增加了传输信息的长度和处理时间，增大了额外开销。 它与数据报方式的区别主要是在信息交换之前，需要在发送端和接收端之间先建立一个逻辑连接，然后才开始传送分组，所有分组沿相同的路径进行交换转发，通信结束后再拆除该逻辑连接。网络保证所传送的分组按发送的顺序到达接收端。所以网络提供的服务是可靠的，也保证服务质量。如图9-2（b）所示，主机H1向H5发送的所有分组都经过相同的节点A-B-E，主机H2向H6发送的所有分组也都经过相同的节点B-E。
这种方式对信息传输频率高、每次传输量小的用户不太适用，但由于每个分组头只需标出虚电路标识符和序号，所以分组头开销小，适用长报文传送。
虚电路分组交换像电路交换一样，通信双方需要建立连接，只是与电路交换不同，分组交换的连接是虚拟连接（又称为虚电路），连接中不存在一个独占的物理线路。根据虚拟连接的实现方式，可以把虚电路分为交换虚电路和永久虚电路。 交换虚电路是需要通信双方通过请求建立一个临时连接，然后进行通信，当通信结束之后，该临时连接就被拆除。 永久虚电路是通信双方无需请求，只需要按照双方约定建立一个连接，并在约定时间内一直保持。 由此可得，面向连接工作方式和无连接工作方式的特点。
（1）面向连接工作方式的特点
不管是面向物理的连接还是面向逻辑的连接，其通信过程可分为三个阶段：连接建立、传送信息、连接拆除。
一旦连接建立，该通信的所有信息均沿着这个链接路径传送，且保证信息的有序性（发送信息顺序与接收信息顺序一致）。
信息传送的时延比无连接工作方式的时延小。
一旦建立的连接出现故障，信息传送就要中断，必须重新建立连接，因此对故障敏感。
（2）无连接工作方式的特点
没有连接建立过程，一边选路、一遍传送信息。
属于同一通信的信息沿不同路径到达目的地，该路径事先无法预知，无法保证信息的有序性（发送信息顺序与接收信息顺序不一致）。
信息传送的时延比面向连接工作方式的时延大。
对网络故障不敏感。

❷ 计算机网络-4-4-转发分组，构建子网和划分超网

上图是一个路由器怎么进行分组转发的例子：有四个A类网络通过三个路由器连接在一起，每一个网络上都可能会有成千上万台主机。若路由表指出每一台主机该进行怎样的转发。则要维护的路由表是非常的庞大。 如果路由表指定到某一个网络如何转发，则路由表中只有4行，每一行对应一个网络。 以路由器2的路由表为例：由于R2同时连接在网络2和网络3上，因此只要目标主机在网络2或者网络3上，都可以通过接口0或者1或者路由器R2直接交付（当然还有使用ARP协议找到这些主机相应的MAC地址）。若目标主机在网络1中，则下一跳路由器为R1，其IP地址为20.0.0.7。路由器R2和R1由于同时连接在网络2上，因此从路由器2把转发分组给R1是很容易的。 我们应当注意到：每一个路由器至少都要拥有两个不同的IP地址。 总之，在路由表中，对每一条路由最主要的是以下两条信息： （目的网络，下一跳地址） 我们根据目的网络地址来确定下一跳路由器，这样可以得到以下结论：

虽然互联网上所有的分组转发都是 基于目的主机所在的网络 ，但是在大多数情况下都允许这样的实例： 对特定的主机指明一个路由 ，这种路由叫 特定主机路由 。采用特定主机路由可以使网络人员方便管理控制网络和测试网络

路由器还可以采用 默认路由 以减少路由表所占用的空间和搜索路由表所使用的时间。

当路由器接收到一个待转发的数据报，在从路由表中得出下一跳路由器的IP地址后，不是把这个地址写入IP数据报，而是送交 数据链路层的网络接口软件 ，网络接口软件把负责下一跳的路由器IP地址转化为硬件地址（必须使用ARP），将硬件地址写入MAC帧的首部，然后根据这个硬件地址找到下一跳路由器。由此可见，当发送一连串的数据报时，上述的这种查找路由表，用ARP得到硬件地址，把硬件地址写入MAC地址首部等过程，将不断地重复进行，造成了一定的开销。

根据以上几点，我们提出 分组转发算法：

这里我们需要强调一下，路由表并没有给分组指明某个网络的完整路径(即先经过哪一个路由器，然后再经过哪一个路由器，等等)。路由表指出，到达某个网络应该先到达某个路由器(下一条路由器)，在到达下一跳路由器之后，再继续查找路由表，知道再下一步应当到达哪一个路由器。这样一步步的查找下去，直到最后到达目的网络。

为什么划分子网？

为解决上述问题，从1985年引出 子网络号字段 ，使得两级IP地址变为三级IP地址，这种做法叫做 划分子网(subnetting)【RFC950】 。

划分子网的基本思路：

划分子网的用例

如上图为某单位拥有一个B类IP地址，网络地址为145.13.0.0（网络号为145.13），凡是目的网络为145.13.x.x的数据报都会送到这个网络上路由器R1上。

现在把该网络划分为三个字网，这里假设子网络号占用8位，因此主机号就只剩下16-8=8位了，所划分的三个字网为145.13.3.0,145.13.7.0,145.3.21.0。路由器在接受到145.13.0.0上的路由器数据后，再根据数据报的目的地址把它转化到相应的子网。

总之，当没有划分子网的时候，IP地址是两节结构。划分子网后IP地址就变成了三级结构。划分子网只是把IP地址的主机号这部分进行再划分，而不改变IP地址原来的网络号。

假定有一个IP数据报（其目的地址为145.13.3.10）已经到达了路由器R1，那么这个路由器如何把它转发到子网145.13.3.0呢？
我们知道，从IP数据包报的首部无法看出源主机的目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。这是因为32位IP地址本身以及数据报的首部没有包含任何关于子网划分的信息。因此必须另想办法，这就是使用 子网掩码 。

把三级IP地址的子网掩码和收到的目的地址的IP地址 逐位进行与（AND）运算，就可以立即得到网络地址，剩下的步骤就交给路由器处理分组。

使用子网掩码的好处是：不管网络有没有划分子网，只要把子网掩码和IP地址进行逐位 与(AND) 运算,就立即得出网络地址来，这样在路由器处理到来的分组时就可采取同样的做法。

在不划分子网时，为什么还要使用子网掩码？这就是为了更便于查找路由表。现在互联网规定：所有网络都必须使用子网掩码，同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏。如果一个网路不划分子网，那么该网络的子网掩码就是用 默认的子网掩码 ，默认子网掩码中1的位置和IP地址中的网络号字段net-id正好相对应。因此，若用默认子网掩码和某个不划分子网的IP地址逐位相"与"，就应该能够得出该IP地址的网络地址来，这样做可以不用查找该地址的类别位就能够知道这是哪一类的IP地址。显然:

图4-21是这三类IP地址的网络地址和相应的默认子网掩码:

子网掩码是一个网络或者一个子网的重要属性 。在RFC950成为互联网标准后，路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把自己所在的网络(或子网)的子网掩码告诉相邻路由器，在路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码。

例4-2：
已知IP地址是141.14.72.24，子网掩码是255.255.192.0,求网络地址：
解: 255.255.192.0的二进制：11111111 11111111 11000000 00000000

IP 141.14.72.24二进制： 11111111 11111111 01001000
00000000

将IP地址二进制与子网掩码二进制进行 与(AND)运算 为 ：:11111111 11111111 11000000 00000000
即网络IP为：141.14.64.0

在划分子网的情况下，分组转发的算法必须作出改动。在使用子网划分后，路由表应该包含以下内容：

在划分子网的情况下，路由器转发分组的算法如下：

例4-4：
图4-24有三个字网，两个路由器，以及路由器R1的部分路由表。现在源主机H1向目的主机H2发送分组。试讨论R1收到H1向H2发送的分组后查路由表的过程。

解：

源主机H1向目标主机H2发送的分组的目的地址为128.30.33.138。

源主机H1把本子网的子网掩码255.255.255.128与H2的IP地址128.30.33.128相与得到128.30.33.128，它不等于H1的网络地址（128.30.33.0）。这说明主机H2与主机H1不在同一个网段上，因此H1不能把数据包直接交付给H2。必须交给子网上的默认路由R1,由R1转发。

路由表在接受到这个分组之后，就在其路由表中逐行匹配寻找。
首先看R1路由表的第一行：用这一行的子网掩码255.255.255.128与H2IP地址进行互与，得到128.30.33.128，然后和这一行用样的方法进行第二行，结果发现相与出来的结果和目的网络地址匹配，则说明这个网络（子网2）就是收到的分组所要寻找的目的网络。于是就不用继续找了。R1把分组从接口1直接交付给主机H2(他们都在一个子网上)。

在一个划分子网的网络中可使用几个不同的子网掩码。使用变长 子网掩码VLSM(Variable Length Subnet Mask) 可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出 无分类编制 方法。它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR(Classless Inter-Domain Routing)。

CIDR 最主要的特点有两个：

CIDR还使用斜线记法，就是在IP地址后面加上斜线/,然后写上 网络前缀所占的位数 。例如IP地址为128.14.35.7/20是某CIDR地址快中的一个地址，其中前20位就是网络前缀，后面的14位是主机位。如图所示：

当然以上地址的主机号全为0和全为1的地址，一般并不使用，这个地址块共有2^12个地址，我们可以使用地址块中最小的地址和网络前缀来指明这个地址快。例如，上述的地址块可记为128.14.32.0/20。

为了更方便的进行路由选择，CIDR使用了32位的地址掩码(address mask)。地址掩码是由一串1和一串0组成， 而1的个数就是网络前缀的个数。 虽然CIDR不使用子网了，但是出于某些原因，CIDR使用的地址掩码也可以继续称为 子网掩码，斜线记法中，斜线后面的数字就是1的个数 。例如，/20地址快的地址掩码是 11111111 11111111 11110000 00000000 (20个连续的1)。 斜线记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。

斜线记法还有一个好处就是它除了可以表示一个IP地址外，还提供了一些其他重要的信息。我们举例说明如下：
例如，地址为192.199.170.82/27不仅表示IP地址是192.199.170.82，而且还表示这个地址快的网络前缀有27位(剩下的5位是主机号)，因此这个地址快包含32个IP地址( =32)。通过见到那的计算还可以得出，这个地址块的最小地址是192.199.170.64，最大地址是192.199.170.95。具体的计算方法是这样的：找到地址掩码中1和0的交界处发生在地址中的哪一个字节，现在是第四个字节，因此只要把这一个字节的十进制82用二进制表示即可：82的二进制是01010010,取其前3位(这3位加上前3字节的24位就够成了27位)，再把后面的5位都写成0，即01000000，等于十进制64，这样就找到了地址快的最小地址192.199.170.64，再把最后面5位都置为1，即01011111,等于十进制的95，这就找到了地址块中的最大地址192.199.170.95。

由于一个CICR地址块有很多地址，所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址的聚合常称之为 路由聚合(route aggregation) ,它使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地址的很多个路由，路由聚合也称之为 构成超网(supernetting) ，路由聚合有利于减少路由器之间的路由选择信息的交换，从而提高了整个互联网的性能。

每一个CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂，这就是 构建超网 的来源。

网络前缀越短 ，其地址块所包含的地址数就越多，而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。

在使用了CIDR时，由于采用网络前缀这种记法，IP地址由网络前缀和主机号这两部分组成，因此在路由表中的项目也要有相应的变化，这时，每个项目由 网络前缀 和 下一跳地址组成 ， 但是在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果 ，这样就带来一个问题：我们应该从这些匹配结果中选择哪一条路由呢？

正确的答案是： 应但从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由 ，这就做 最长前缀匹配(long-prefix matching) ，这是因为网络前缀越长，说明其地址块越小因而路由就越具体，最长前缀匹配又称之为 最长匹配 或者 最佳匹配 。

使用CIDR后，由于要寻找最长前缀匹配，使路由表的查找过程变的十分复杂，当路由表的项目数很大的时候，怎样设法减少路由表的平均查找时间就成为了一个非常重要的问题，现在常用的是 二叉线索(binary trie) ,它是一种特殊结构的树，IP地址中从左到右的比特值决定了从根节点逐层向下层延伸的路径，二二叉线索中的各个路径就代表路由表中存放的各个地址。

图4-26用一个例子说明二叉树线索的结构，图中给出了5个IP地址。为了简化二叉线索的结构，可以先找出对应一与每一个IP地址的唯一前缀(unique prefix)，所谓唯一前缀就是在表中所有的IP地址中，该前缀时唯一的，这样就可以用这些唯一前缀来构造二叉线索。在进行查找时，只要能够和唯一前缀匹配相匹配就可以了。

从二叉树的根节点自顶向下的深度最多有32层，每一层对应于IP地址中的一位。

❸ 计算机是如何实现数据以分组的形式传输

计算机通过分组交换实现数据以分组的形式传输。分组交换采用存储转发技术，把要发送的的整块数据称为一个报文(message)。在发送之前，先把其分为一个个小的等长数据段。在每一个数据段前面加上一些必要控制信息组成的首部(header)后，就构成了一个分组(packet)，其又称为包。

分组是在因特网中传送的数据单元，分组中的首部包含了如目的地址和原地址等重要信息，每一个分组才能在因特网中独立地选择传输路径，并最终正确地交付到分组传输的终点。

位于网络边缘的主机和网络核心部分的路由器都是计算机，但它们的作用却不一样。主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器是用来转发分组的，即进行分组交换的。

(3)网络分组交付流程扩展阅读：

分组交换也称为包交换，它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部，每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组发送的地址，当交换机收到分组之后，将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地，这个过程就是分组交换。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。

分组交换的本质就是存储转发，它将所接受的分组暂时存储下来，在目的方向路由上排队，当它可以发送信息时，再将信息发送到相应的路由上，完成转发。其存储转发的过程就是分组交换的过程。

分组交换的思想来源于报文交换，报文交换也称为存储转发交换，它们交换过程的本质都是存储转发，所不同的是分组交换的最小信息单位是分组，而报文交换则是一个个报文。由于以较小的分组为单位进行传输和交换，所以分组交换比报文交换快。报文交换主要应用于公用电报网中。

❹ 什么是分组分组交换是如何完成数据传递的 [电脑常识]

这是分组交换的特点 交换共有三种：分组交换，报文交换，电路交换 （1）电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。 优点： ①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。 ②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。 ③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。 ④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。 ⑤电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。 缺点： ①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。 ②电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。 ③电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。 （2）报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点： 优点： ①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。 ②由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。 ③通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。 缺点： ①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。 ②报文交换只适用于数字信号。 ③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。 （3）分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点： 优点： ①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。 ②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。 ③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。 ④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。 缺点： ①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。 ②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。 ③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。 总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

❺ 描述虚拟互联网络中主机之间数据分组的传送流程

【传送流程】就是主机H1要和目的主机H2通信，主机H1就先查询自己的路由表，看目的主机H2是否和自己在同一个网络上。
若是，则直接交付。
若不是，就把数据报传给某个路由器R1，R1查找自己的路由表后，知道要交给R2间接交付，而R2查表交给R3……就这样一直传送下去，直到有个路由器发现H2和自己是一个网络上，就不再传送，直接交付。

【虚拟互联网络】其实就是就是逻辑互联网络，由于在现实生活中用到的网络在物理层面上是异构的，例如，有的是有线网络，有的是无线网络，还有卫星网络。为了使它们在网络上看起来像一个整体，就统一使用IP协议，便于管理和交流。
可以把它想象成IP数据报的传输，就很容易理解了
希望可以帮你o(∩_∩)o

❻ 求网络中分组的传输过程

你的机器->局域网网关->接在公网上的路由器->DNS服务器，解析www.163.com这个地址对应的IP->163服务器。

大概流程是这样的，解析到了163的IP，可能要经过很多路由器才能到达163的服务器

❼ 简述在划分子网的情况下IP分组的转发流程

1.使用子网划分后，路由表必须包含以下三项内容：目的网络地址，子网掩码和下一跳地址。路由器转发分组的算法（流程）如下：

1）.从收到的数据报首部提取目的IP地址D

2）.先判断是否为直接交付。对路由器直接相连的网络进行逐个检查：用各网络的子网掩码和D逐位相与，看结果是否和相对应的网络地址匹配。若匹配，则把分组进行直接交付，转发任务结束。否则就是间接交付，执行（3）。

3）.若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由：否则执行（4）。

4）.对路由表的每一行，用其中的子网掩码和D逐位相与，其结果为N。若N与该行的目的网络地址匹配，则把数据报传送给该行指明的下一跳路由器；否则执行（5）。

5）.若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则执行（6）。

6）.报告转发分组出错。
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