网络协议知识(网络协议知识地图)

网络协议是必须要掌握的知识，TCP/IP 中有两个具有代表性的传输层协议，分别是 TCP 和 UDP，本文将介绍下这两者以及它们之间的区别。一、TCP/IP网络模型计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。TCP/IP 是互联网相关的各类协议族的总称，比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP 等都属于 TCP/IP 族内的协议。TCP/IP模型是互联网的基础，它是一系列网络协议的总称。这些协议可以划分为四层，分别为链路层、网络层、传输层和应用层。链路层：负责封装和解封装IP报文，发送和接受ARP/RARP报文等。网络层：负责路由以及把分组报文发送给目标网络或主机。传输层：负责对报文进行分组和重组，并以TCP或UDP协议格式封装报文。应用层：负责向用户提供应用程序，比如HTTP、FTP、Telnet、DNS、SMTP等。请点击输入图片描述在网络体系结构中网络通信的建立必须是在通信双方的对等层进行，不能交错。 在整个数据传输过程中，数据在发送端时经过各层时都要附加上相应层的协议头和协议尾（仅数据链路层需要封装协议尾）部分，也就是要对数据进行协议封装，以标识对应层所用的通信协议。接下去介绍TCP/IP 中有两个具有代表性的传输层协议----TCP 和 UDP。二、UDPUDP协议全称是用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。它有以下几个特点：1. 面向无连接首先 UDP 是不需要和 TCP一样在发送数据前进行三次握手建立连接的，想发数据就可以开始发送了。并且也只是数据报文的搬运工，不会对数据报文进行任何拆分和拼接操作。具体来说就是：在发送端，应用层将数据传递给传输层的 UDP 协议，UDP 只会给数据增加一个 UDP 头标识下是 UDP 协议，然后就传递给网络层了在接收端，网络层将数据传递给传输层，UDP 只去除 IP 报文头就传递给应用层，不会任何拼接操作2. 有单播，多播，广播的功能UDP 不止支持一对一的传输方式，同样支持一对多，多对多，多对一的方式，也就是说 UDP 提供了单播，多播，广播的功能。3. UDP是面向报文的发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。因此，应用程序必须选择合适大小的报文4. 不可靠性首先不可靠性体现在无连接上，通信都不需要建立连接，想发就发，这样的情况肯定不可靠。并且收到什么数据就传递什么数据，并且也不会备份数据，发送数据也不会关心对方是否已经正确接收到数据了。再者网络环境时好时坏，但是 UDP 因为没有拥塞控制，一直会以恒定的速度发送数据。即使网络条件不好，也不会对发送速率进行调整。这样实现的弊端就是在网络条件不好的情况下可能会导致丢包，但是优点也很明显，在某些实时性要求高的场景（比如电话会议）就需要使用 UDP 而不是 TCP。从上面的动态图可以得知，UDP只会把想发的数据报文一股脑的丢给对方，并不在意数据有无安全完整到达。5. 头部开销小，传输数据报文时是很高效的。请点击输入图片描述UDP 头部包含了以下几个数据：两个十六位的端口号，分别为源端口（可选字段）和目标端口整个数据报文的长度整个数据报文的检验和（IPv4 可选 字段），该字段用于发现头部信息和数据中的错误因此 UDP 的头部开销小，只有八字节，相比 TCP 的至少二十字节要少得多，在传输数据报文时是很高效的三、TCP当一台计算机想要与另一台计算机通讯时，两台计算机之间的通信需要畅通且可靠，这样才能保证正确收发数据。例如，当你想查看网页或查看电子邮件时，希望完整且按顺序查看网页，而不丢失任何内容。当你下载文件时，希望获得的是完整的文件，而不仅仅是文件的一部分，因为如果数据丢失或乱序，都不是你希望得到的结果，于是就用到了TCP。TCP协议全称是传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由 IETF 的RFC 793定义。TCP 是面向连接的、可靠的流协议。流就是指不间断的数据结构，你可以把它想象成排水管中的水流。1. TCP连接过程如下图所示，可以看到建立一个TCP连接的过程为（三次握手的过程）:请点击输入图片描述第一次握手客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后，客户端便进入 SYN-SENT 状态。第二次握手服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答，该应答中也会包含自身的数据通讯初始序号，发送完成后便进入 SYN-RECEIVED 状态。第三次握手当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段后便进入 ESTABLISHED 状态，服务端收到这个应答后也进入 ESTABLISHED 状态，此时连接建立成功。这里可能大家会有个疑惑：为什么 TCP 建立连接需要三次握手，而不是两次？这是因为这是为了防止出现失效的连接请求报文段被服务端接收的情况，从而产生错误。2. TCP断开链接请点击输入图片描述TCP 是全双工的，在断开连接时两端都需要发送 FIN 和 ACK。第一次握手若客户端 A 认为数据发送完成，则它需要向服务端 B 发送连接释放请求。第二次握手B 收到连接释放请求后，会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包，并进入 CLOSE_WAIT 状态，此时表明 A 到 B 的连接已经释放，不再接收 A 发的数据了。但是因为 TCP 连接是双向的，所以 B 仍旧可以发送数据给 A。第三次握手B 如果此时还有没发完的数据会继续发送，完毕后会向 A 发送连接释放请求，然后 B 便进入 LAST-ACK 状态。第四次握手A 收到释放请求后，向 B 发送确认应答，此时 A 进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL（最大段生存期，指报文段在网络中生存的时间，超时会被抛弃） 时间，若该时间段内没有 B 的重发请求的话，就进入 CLOSED 状态。当 B 收到确认应答后，也便进入 CLOSED 状态。3. TCP协议的特点面向连接面向连接，是指发送数据之前必须在两端建立连接。建立连接的方法是“三次握手”，这样能建立可靠的连接。建立连接，是为数据的可靠传输打下了基础。仅支持单播传输每条TCP传输连接只能有两个端点，只能进行点对点的数据传输，不支持多播和广播传输方式。面向字节流TCP不像UDP一样那样一个个报文独立地传输，而是在不保留报文边界的情况下以字节流方式进行传输。可靠传输对于可靠传输，判断丢包，误码靠的是TCP的段编号以及确认号。TCP为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重传。提供拥塞控制当网络出现拥塞的时候，TCP能够减小向网络注入数据的速率和数量，缓解拥塞TCP提供全双工通信TCP允许通信双方的应用程序在任何时候都能发送数据，因为TCP连接的两端都设有缓存，用来临时存放双向通信的数据。当然，TCP可以立即发送一个数据段，也可以缓存一段时间以便一次发送更多的数据段（最大的数据段大小取决于MSS）四、TCP和UDP的比较1. 对比UDPTCP是否连接    无连接    面向连接是否可靠    不可靠传输，不使用流量控制和拥塞控制    可靠传输，使用流量控制和拥塞控制连接对象个数    支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信    只能是一对一通信传输方式    面向报文    面向字节流首部开销    首部开销小，仅8字节    首部最小20字节，最大60字节适用场景    适用于实时应用（IP电话、视频会议、直播等）    适用于要求可靠传输的应用，例如文件传输2. 总结TCP向上层提供面向连接的可靠服务 ，UDP向上层提供无连接不可靠服务。虽然 UDP 并没有 TCP 传输来的准确，但是也能在很多实时性要求高的地方有所作为对数据准确性要求高，速度可以相对较慢的，可以选用TCP
CP是面向连接的传输控制协议,而UDP提供了无连接的数据报服务; TCP具有高可靠性,确保传输数据的正确性,不出现丢失或乱序;UDP在传输数据前不建立连接,不对数据报进行检查与修改,无须等待
用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol) (1)UDP在传送数据之前不需要建立连接,... TCP提供可靠的,提供面向连接的服务

网络协议TCP/IP、IPX/SPX、NETBEUI简介 网络中不同的工作站，服务器之间能传输数据，源于协议的存在。随着网络的发展，不同的开发商开发了不同的通信方式。为了使通信成功可靠，网络中的所有主机都必须使用同一语言，不能带有方言。因而必须开发严格的标准定义主机之间的每个包中每个字中的每一位。这些标准来自于多个组织的努力，约定好通用的通信方式，即协议。这些都使通信更容易。已经开发了许多协议，但是只有少数被保留了下来。那些协议的淘汰有多中原因---设计不好、实现不好或缺乏支持。而那些保留下来的协议经历了时间的考验并成为有效的通信方法。当今局域网中最常见的三个协议是MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和交叉平台TCP/IP。一：NETBEUINETBEUI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/SPXIPX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，带来了新的不同弱点。IPX具有完全的路由能力，可用于大型企业网。它包括32位网络地址，在单个环境中允许有许多路由网络。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（Service Advertising 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。

当然是局域网的一些基本的协议啊 其实一些协议你只需要了解就好 开放系统互联协议中最早的协议之一，它为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通信支持，是一种网络通用语言。TCP/IP协议定义了在互联网络中如何传递、管理信息(文件传送、收发电子邮件、远程登录等)，并制定了在出错时必须遵循的规则。 IPX/SPX(Internet Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange)互联网信息交换包/顺序信息交换包 IPX和SPX是Novell NetWare协议栈的一部分，用于网络服务器和工作站之间传输数据;IPX和SPX两层协议造就了Novell网络的特色，几乎成了Novell网的代名词。 NetBIOS(Network Basic Input/段激Output System)网络基本输入/输出系统 网络会话层协议，管理数据交换和网络访问。它向API(Application Program Interface，应用程序接口)提供一组协调性命令，利用下一层网络服务将信息逐个节点地进行传送，从而把应用程序与下层的网络操作系统加以隔离。 NetBEUI(NetBIOS Extended User Interface)NetBIOS用户扩展接口 用于LAN Manager、LAN Server、Windows for Workgroups和Windows NT等的NetBIOS增强版本，它确定了传送帧格式并增加了许多功能。 开放系统互联（OSI）模型是由国际标准化组织（ISO）于1984年提出的一种标准参考模型，是一种关于由不同供应商提供的不同设备和应用软件之间的网络通信的概念性框架结构。现在它被公认为是计算机通信和 internet 网络通信的一种基本结构模型。当今使用的大多数网络通信协议都是基于 OSI 模型结构。OSI 模型将通信处理过程定义为七层，并将网络计算机间的移动信息任务划分为七个更小的、更易管理的任务组。各个任务或任务组被分配到 ISO 参考模型各层。各层相对独立（self-contained），从而使得分配到各层的任务能够独立实现。这样当其中一层提供的某解决方案更新时，它不会影响其它层。 ISO 定义了基于 OSI 模型的 internet 网络通信协议组，基本上由欧洲国家提出。 主要协议 应用层（Application） ACSE：关联控制服务元素 （ACSE：Association Control Service Element） CMIP：通用管理信息协议 （CMIP：Common Management Information Protocol） CMIS：通用管理信息服务 （CMIS：Common Management Information Service） CMOT：TCP/IP 上的 CMIP （CMOT：CMIP over TCP/IP）逗芦 FTAM：文件传输访问和管理 （FTAM：File Transfer Access and Management） ROSE：远程操作服务元素 （ROSE：Remote Operation Service Element） RTSE：可靠传输服务元素协议 （RTSE：Reliable Transfer Service Element Protocol） VTP：ISO虚拟终端协议 （VTP：ISO Virtual Terminal Protocol ISO） X.400：信息处理服务协议 （X.400：Message Handling Service Protocols） X.500：目录访问服务协议 （X.500：Directory Access Service Protocol － DAP） 表示层（Presentation Layer） ASN.1： 抽象语法握指袜标记 （ASN.1：Abstract Syntax Notation One） ISO-PP：ISO表示层协议 （ISO-PP：OSI Presentation Layer Protocol） 会话层（Session Layer） ISO-SP：ISO会话层协议 （ISO-SP：OSI Session Layer Protocol） 传输层 （Transport Layer） ISO-TP：OSI传输层协议 － TP0、TP1、TP2、TP3、TP4 （ISO-TP：OSI Transport Protocols － TP0、TP1、TP2、TP3、TP4） 网络层 （Network Layer） CONP：面向连接网络协议 （CONP：Connection-Oriented Network Protocol） ES-IS：终端系统和中间系统路由交换协议 （ES-IS：End System to Intermediate System Routing Exchange protocol） IDRP：域间路由选择协议 （IDRP：Inter-Domain Routing Protocol） IS-IS：中间系统到中间系统协议 （IS-IS：Intermediate System to Intermediate System） ISO-IP CLNP：无连接网络协议 （ISO-IP CLNP：Connectionless Network Protocol） 数据链路层 （Data Link） HDLC：高级数据链路控制协议 （HDLC：High Level Data Link Control protocol） LAPB：平衡链路访问过程 （LAPB：Link Access Procedure Balanced for X.25平衡链路访问过程）

当今局域网中最常见的三个协议是MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和交叉 平台TCP/IP。一：NETBEUINETBEUI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/SPXIPX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，带来了新的不同弱点。IPX具有完全的路由能力，可用于大型企业网。它包括32位网络地址，在单个环境中允许有许多路由网络。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（Service Advertising 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。
介绍IT互联网基础知识TCP/IP四层协议模型

网线 Hub 采取的是广播的模式，如果每一台电脑发出的包，宿舍的每个电脑都能收到，那就麻烦了。这就需要解决几个问题： 这几个问题，都是第二层，数据链路层，也即 MAC 层要解决的问题。MAC的全称是Medium Access Control，即媒体访问控制。控制什么呢？其实就是控制在往媒体上发数据的时候，谁先发、谁后发的问题。防止发生混乱。这解决的是第二个问题。这个问题中的规则，学名叫多路访问。三种方式：方式一：分多个车道。每个车一个车道，你走你的，我走我的。这在计算机网络里叫作信道划分；方式二：今天单号出行，明天双号出行，轮着来。这在计算机网络里叫作轮流协议；方式三：不管三七二十一，有事儿先出门，发现特堵，就回去。错过高峰再出。我们叫作随机接入协议。著名的以太网，用的就是这个方式。 接下来要解决第一个问题：发给谁，谁接收？这里用到一个物理地址，叫作链路层地址。但是因为第二层主要解决媒体接入控制的问题，所以它常被称为MAC 地址。 解决第一个问题就牵扯到第二层的网络包格式。 对于以太网，第二层的最后面是 CRC，也就是循环冗余检测。通过 XOR 异或的算法，来判扮前计算整个包是否在发送的过程中出现了错误，主要解决第三个问题。 这里还有一个没有解决的问题，当源机器知道目标机器的时候，可以将目标地址放入包里面，如果不知道呢？一个广播的网络里面接入了 N 台机器，我怎么知道每个 MAC 地址是谁呢？这就是ARP 协议，也就是已知 IP 地址，求 MAC 地址的协议。ARP 是通过吼的方式（广播）来寻找目标 MAC 地址的，吼完之后记住一段时间，这个叫作缓存。 谁能知道目标 MAC 地址是否就是连接某个口的电脑的缺好 MAC 地址呢？这就需要一个能把 MAC 头拿下来，检查一下目标 MAC 地址，然后根据策略转发的设备，这个设备显然是个二层设备，我们称为交换机。交换机是有 MAC 地址学习能力的，学完了它就知道谁在哪儿了，不用广播了。（刚开始不知道的时候，是需要广播的） 当交换机的数目越来越多的时候，会遭遇环路问题，让网络包迷路，这就需要使用 STP 协议，通过华山论剑比武的方式，将有环路的图变成没有环路的树，从而解决环路问题。 在数据结构中，有一个方法叫做最小生成树。有环的我们常称为图。将图中的环破了，就生成了树。在计算机网络中，生成树的算法叫作STP，全称Spanning Tree Protocol。STP 协议比较复杂，一开始很难看懂，但是其实这是一场血雨腥风的武林比武或者华山论剑，最终决出五岳盟主的方式。 交换机数目多会面临隔离问题，可以通过VLAN形成虚拟局域网，从而解决广播问题和安全问题。对于支持 VLAN 的交换机，有一种口叫作 Trunk 口。它可以转发属于任何 VLAN 的口。交换机之间可以通过这种口相互连接。 ping 是基于 ICMP 协议工作的。ICMP全称Internet Control Message Protocol，就是互联网控制报文协议。ICMP 报文是封装在 IP 包里面的。因为传输指令的时候，肯定需要源地址和目标地址。它本身非常简单。因为作为侦查兵，要轻装上阵，不能携带大量的包袱。 ICMP总结：ICMP 相当于网络世界的侦察兵。我讲了两种类型的 ICMP 报文，一种是主动探查的查询报文，一种异常报告的差错报文；掘清ping 使用查询报文，Traceroute 使用差错报文。 在进行网卡配置的时候，除了 IP 地址，还需要配置一个Gateway 的东西，这个就是网关。 一旦配置了 IP 地址和网关，往往就能够指定目标地址进行访问了。由于在跨网关访问的时候，牵扯到 MAC 地址和 IP 地址的变化，这里有必要详细描述一下 MAC 头和 IP 头的细节。 路由器是一台设备，它有五个网口或者网卡，相当于有五只手，分别连着五个局域网。每只手的 IP 地址都和局域网的 IP 地址相同的网段，每只手都是它握住的那个局域网的网关。 对于 IP 头和 MAC 头哪些变、哪些不变的问题，可以分两种类型。我把它们称为“欧洲十国游”型和“玄奘西行”型。之前我说过，MAC 地址是一个局域网内才有效的地址。因而，MAC 地址只要过网关，就必定会改变，因为已经换了局域网。两者主要的区别在于 IP 地址是否改变。不改变 IP 地址的网关，我们称为转发网关；改变 IP 地址的网关，我们称为NAT 网关。 网关总结： 路由分静态路由和动态路由，静态路由可以配置复杂的策略路由，控制转发策略； 动态路由主流算法有两种，距离矢量算法和链路状态算法。 距离矢量路由（distance vector routing）。它是基于 Bellman-Ford 算法的。这种算法的基本思路是，每个路由器都保存一个路由表，包含多行，每行对应网络中的一个路由器，每一行包含两部分信息，一个是要到目标路由器，从那条线出去，另一个是到目标路由器的距离。由此可以看出，每个路由器都是知道全局信息的。那这个信息如何更新呢？每个路由器都知道自己和邻居之间的距离，每过几秒，每个路由器都将自己所知的到达所有的路由器的距离告知邻居，每个路由器也能从邻居那里得到相似的信息。每个路由器根据新收集的信息，计算和其他路由器的距离，比如自己的一个邻居距离目标路由器的距离是 M，而自己距离邻居是 x，则自己距离目标路由器是 x+M。这种算法存在的问题：第一个问题：好消息传得快，坏消息传得慢。第二个问题：每次发送的时候，要发送整个全局路由表。所以上面的两个问题，限制了距离矢量路由的网络规模。 链路状态路由（link state routing），基于 Dijkstra 算法。这种算法的基本思路是：当一个路由器启动的时候，首先是发现邻居，向邻居 say hello，邻居都回复。然后计算和邻居的距离，发送一个 echo，要求马上返回，除以二就是距离。然后将自己和邻居之间的链路状态包广播出去，发送到整个网络的每个路由器。这样每个路由器都能够收到它和邻居之间的关系的信息。因而，每个路由器都能在自己本地构建一个完整的图，然后针对这个图使用 Dijkstra 算法，找到两点之间的最短路径。不像距离距离矢量路由协议那样，更新时发送整个路由表。链路状态路由协议只广播更新的或改变的网络拓扑，这使得更新信息更小，节省了带宽和 CPU 利用率。而且一旦一个路由器挂了，它的邻居都会广播这个消息，可以使得坏消息迅速收敛。 基于两种算法产生两种协议，BGP 协议和 OSPF 协议。 OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）就是这样一个基于链路状态路由协议，广泛应用在数据中心中的协议。由于主要用在数据中心内部，用于路由决策，因而称为内部网关协议（Interior Gateway Protocol，简称 IGP）。内部网关协议的重点就是找到最短的路径。在一个组织内部，路径最短往往最优。当然有时候 OSPF 可以发现多个最短的路径，可以在这多个路径中进行负载均衡，这常常被称为等价路由。 但是外网的路由协议，也即国家之间的，又有所不同。我们称为外网路由协议（Border Gateway Protocol，简称 BGP）。在网络世界，这一个个国家成为自治系统 AS（Autonomous System）。自治系统分几种类型。 每个自治系统都有边界路由器，通过它和外面的世界建立联系。 BGP 又分为两类，eBGP和iBGP。自治系统间，边界路由器之间使用 eBGP 广播路由。内部网络也需要访问其他的自治系统。边界路由器如何将 BGP 学习到的路由导入到内部网络呢？就是通过运行 iBGP，使得内部的路由器能够找到到达外网目的地的最好的边界路由器。BGP 协议使用的算法是路径矢量路由协议（path-vector protocol）。它是距离矢量路由协议的升级版。前面说了距离矢量路由协议的缺点。其中一个是收敛慢。在 BGP 里面，除了下一跳 hop 之外，还包括了自治系统 AS 的路径，从而可以避免坏消息传得慢的问题，也即上面所描述的，B 知道 C 原来能够到达 A，是因为通过自己，一旦自己都到达不了 A 了，就不用假设 C 还能到达 A 了。另外，在路径中将一个自治系统看成一个整体，不区分自治系统内部的路由器，这样自治系统的数目是非常有限的。就像大家都能记住出去玩，从中国出发先到韩国然后到日本，只要不计算细到具体哪一站，就算是发送全局信息，也是没有问题的。 参考：极客时间-趣谈网络协议极客时间-趣谈网络协议极客时间-趣谈网络协议极客时间-趣谈网络协议-网关