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1、 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 17 讲1湖南公安高等专科学校教案首页课程名称 计算机网络教师姓名 所 属 教 研 室 网络技术教研室授课对象 级 专业 区队授课时间 第 周星期 学 时 2 学时授课章节 第 5 章 网络层 第一、二节教学目的 通过本节的学习了解什么叫自治系统，控制一个自治系统内部路由的路由协议称为内部路由协议；控制不同自治系统路由的路由协议称为外部路由协议。本节还介绍了 拥塞产生的原因及控制拥塞的方法。内容摘要 5.1 路由选择算法与路由选择协议5.1.3 内部路由协议5.1.4 外部路由协议5.2 拥塞控制方法5.2.1 拥塞控制的概念5.2.2 拥塞控
2、制方法教学过程设 计 复习 5 分钟，授新课 80 分钟， 总结 5 分钟。重 点 1、路由信息协议 RIP2、开放式最短路径优先协议 OSPF3、拥塞产生的原因4、拥塞控制的方法难 点 1、OSPF 与 SPF 的不同点2、漏桶算法3、令牌桶算法教学方法 讲授教学资源 多媒体课件课外作业 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 17 讲2备 注一、复习提问：1、什么是层次路由算法？2、区分正向搜索和反向搜索。3、分别论述距离矢量算法和链路状态路由选择算法的优缺点和适用网络类型。二、讲授新课第 5 章 网络层5.1 路由选择算法和路由选择协议5.1.3 内部路由协议自治系统(AS)：即
3、遵循共同的路由策略 统一管理下的网络群内部网关协议(interior gateway protocol):在自治系统内部执行路由功能。如路由信息协议(RIP)、开放最短路径 优先(OSPF) 1、路由信息协议(RIP) 用中间路由器的数目测量距离； 每个路由器向与它相连的网络发送说明它能在一个站点内到达的网络的信息包； 与相应网络相连的路由器据此推断出自己可以通过两个站点到达该网络，并更新路由表； 依次类推，各个路由器建立自己的路由表； 各个路由器不断接收信息、存储、再发送信息来建立、维护自己的路由表。 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 17 讲3 RIP 分组 在 IP 之上用
4、 UDP 传送。RIP 通过对从源到目的的最大跳数加以限制来防止路由环，最大值为 15。 RIP 使用了一些 计时 器来控制其性能，包括路由更新计时器、路由超时和路由清空的计时器。RIP 的局限性 RIP 约定目的端距离值超过 15 就不可达，随着互连网的增长，使得 RIP 不适合在大型网络应用，但如果允许更大的距离值，会造成初始化或拓扑改变时协议的收敛时间增加。 RIP 采用路段数作为度量值，但过分简化的距离值可能使得路由选择表达不到最佳状态。 支持 RIP 的设备要从所有 设备接收 RIP 更新向量，可能会使个别设备的配置错误影响到整个网络的配置。2、开放最短路径优先(OSPF) OSPF
5、 是个链接状态路由协议，是由 IETF 的 IGP 工作组为 IP网开发的路由协议。 最短路径优先算法（SPF）思路：每个路由器周期性地发送链路状态信息，提供其相邻节点的信息或其状态改变信息。通过对已建立的邻接关系和链接状态进行比较，失效的路由器可以很快被检测出来，网络路 由 器 1 路 由 器 2 路 由 器 3 路 由 器 4N5N1N2N3N4 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 17 讲4拓扑相应地更动。每个路由器以自己为根计算最短路径树，通过最短路径树生成路由表。 最短路径优先(SPA)路由算法是 OSPF 的基础，OSPF 协议与SPF(最短路径 优先)算法的不同点：只
6、有当路由器初始化或网络结构发生变化时，才向其相邻的节点发送链路状态广播信息包，其他路由器将变化的信息包再向其相邻节点广播并更新路由表。这种广播、更新并不是定时周期性进行，当网络稳定时，网络中的路由信息是比较少的。5.1.4 外部路由协议外部网关路由协议(exterior gateway protocol) :在不同的自治系统间进行路由。如边缘网关协议(BGP) 1、边缘网关协议(BGP) BGP 是一种外部网关协议，在多个自治系 统或域间执行路由。使不同自治系统中的路由器能够互相协作、交换路由信息。由于不同AS 可能采用不同的度量方案，不同的 AS 可能有不同的优先级别，也可能有禁止使用某些其
7、他 AS 的限制政策，例如出于信息安全方面的考虑，将某些 AS 列为 禁止通过的区域。路径向量算法。与距离向量算法有两点不同：舍弃了路由度量值，不包含距离或耗费的估计值；每个路由信息块列出沿某路由到达目标网络要经过的所有 AS。5.2 拥塞控制方法5.2.1 拥塞的概念1、拥塞的原因造成拥塞的原因:网络资源在一段时间内不能满足需求；处理机接收数据量大，但处理速度慢或链路容量小。 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 17 讲52、拥塞控制的基本策略 开环控制-事先对 通信流参数进行协商，协商后，不管网络是拥塞还是带宽富裕，参数不能动态改变。这是一种预防性拥塞控制，使网络总是无拥塞运作
8、，但网络的利用率可能较低。如漏桶算法、令牌桶算法、许可证法、 缓冲区预分配法 闭环控制-动态系统控制，包括两部分：反馈机制和控制机制。如抑制分组法、分组丢弃法、接纳控制方法5.2.2 拥塞控制方法1、预防拥塞控制方法 合理分配缓冲区法1. 平分法2. 最大分配法 许可证法1. 限制通信子网内的分组数目，使之不超过某一固定值，从而避免拥塞。2. 实现的方法：让固定数目的许可证在通信子网中随机巡流，任何一个想进入网络的分组必须先获得一个许可证才能进行通信，分组到达终点时须释放许可证。为了减发送的分组提交的分组 子网的最大传输容量完美的理想的拥塞的 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 1
9、7 讲6少等待许可证所造成的延迟，每个结点保持一定小数量的许可证。这种方法能防止全局性拥塞，但仍不能完全消除局部拥塞，同时这种方法还要防止许可证的丢失。 漏桶算法（The Leaky Bucket Algorithm ）将用户发出的不平滑的数据包流转变成网络中平滑的数据包流 令牌桶算法(The Token Bucket Algorithm)1. 假设令牌桶的大小为 C（字节数），令牌产生速率为（字节/s ）、令牌桶的最大传输速率 M（字节/s），以最大传输速率发送数据的时间为 S 秒，则：2. 若在令牌产生过程中没有分组等待发送，那么经过 t 时间长后就回发生令牌溢出,其中 t=C/。3. 假
10、设需要发送的分组很多，并在传输分组时令牌桶是满的，则可以最大传输速率发送数据的时间为：S=C/(M-) 。主机分组无规则的流装有分组的漏桶有规则的流包含一个漏桶的接口 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 17 讲7 漏桶和令牌桶的区别1. 漏桶算法不允许空闲主机保留发送权，以备以后有大的突发通信量出现时使用；令牌桶却允许，最大到桶的大小 n。2. 令牌桶算法在桶满时丢失令牌，但绝不丢失分组；与之相比，漏桶算法会在桶满时丢之分组。2、抑制拥塞控制方法 负载丢弃法1. 葡萄酒算法2. 奶酪算法3. 随即丢弃法 阻塞包算法三、课堂小结网际层的主要功能是寻址，其次，是解决网络拥塞的问题。本章首先介绍了什么叫自治系统，控制一个自治系统内部路由的路由协议称为内部路由协议；控制不同自治系统路由的路由协议称为外部路由协议。本节还 介绍了拥塞产生的原因及控制拥塞的方法。其中着重介主 机主 机桶 中 装 有 3个 令 牌 环网 络 2007 年上学期 / 计算机网路教案 / 第 17 讲8绍了两类通信量整形的算法：漏桶算法和令牌桶算法。详细说明了这两类算法的思想和区别。
