《artX網絡互連》2022優(yōu)秀文檔

PartX網絡互連Part1(概念,IP地址,IP路由,IP數(shù)據(jù)報,地址解析〕網絡互連的緣由局域網費用低范圍有限廣域網費用高范圍廣異構性不可防止Nosinglenetworkingtechnologyisbestforallneeds沒有哪一種網絡互連技術可以適宜一切的需求。通用效力的概念網絡互連中的根本概念先驅：網，恣意兩臺通訊通用效力：網絡中的恣意一對計算機可以互連符合需求在異構世界中實現(xiàn)起來大有費事異構性與通用效力網絡之間的不兼容性電子特性信號和數(shù)據(jù)編碼的方式信息包格式地址方案雖然非常需求通用性效力，網絡硬件和物理地址之間的不兼容性妨礙了運用不同技術的網絡之間進展互連。網絡互連從異構網絡技術開場銜接物理網絡用軟件來使產生的系統(tǒng)同構稱為互連網internetwork或因特網internet如何銜接異構網絡？采用一種特殊計算機系統(tǒng)：可以完成網絡銜接義務具有特殊用途適宜局域網和廣域網稱為網絡路由器：Internetrouter網關：Internetgateway路由器圖示云代表恣意網絡技術每個網絡一個接口重要思想路由器是一臺可以完成網絡銜接義務的、具有特殊用途的計算機。路由器可以將采用不同技術的網絡銜接起來,包括運用不同的媒介、不同物理地址方式,和不同幀構造格式的網絡。互連網體系構造多個網絡路由器銜接的網絡主機〔Host〕銜接在一個網絡上單一路由器的缺乏CPU的功率和內存I/O性能互連網目的:實現(xiàn)一個單一的、無縫的通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供通用效力：每個計算機一個地址任何計算機均可向其他計算機發(fā)送數(shù)據(jù)包隱藏物理銜接、物理地址、路由信息等異構細節(jié)互連網概念如何隱藏異構性構造一個“虛擬〞網絡需求發(fā)明地址方式命名方式實現(xiàn)方法協(xié)議軟件留意:效力器和路由器都需求協(xié)議軟件

互連網協(xié)議TCP/IP包含多個協(xié)議：協(xié)議suite協(xié)同任務分為五個概念層TCP/IP的分層構造留意:TCP/IP分層方式取代了舊的ISO模型TCP/IP分層第一層:物理層根本的網絡硬件第二層:網絡接口層MAC幀格式MAC編址(Note:MACaddress=MediaACcess(hardware)address)計算機和網絡間的接口稱為：NIC第三層:網絡層在由多個路由器銜接的網絡中傳送信息包的機制TCP/IP分層(接上)第四層:傳輸層為一臺電腦上的運用程序傳送數(shù)據(jù)到另一臺電腦上的運用程序第五層:運用層其他方面網絡互連協(xié)議(IP)僅指第三層的協(xié)議是協(xié)議族的根底規(guī)定了網絡編址方式互連網的包格式網絡路由算法IP編址籠統(tǒng)－“虛擬地址〞獨立于硬件編碼方式運用者高層協(xié)議運用程序IP地址虛擬僅為軟件了解，硬件中并不存在。為一切通訊運用32位整數(shù)每臺主機有獨一值為了在互連網中提供一致編址，協(xié)議軟件定義了一個籠統(tǒng)的編址方式，為每臺逐漸分配了一個獨一的協(xié)議地址。用戶、運用程序和較高層協(xié)議軟件均運用這種籠統(tǒng)的協(xié)議地址進展通訊。IP地址構成分成兩個部分前綴識別網絡后綴識別主機為什么要分成這樣的兩層構造而不是flat式的？全球權威分配獨一前綴給每一個網絡本地的管理者分配后綴給每一個主機如何選擇網絡前綴和主機地址的邊境？最初的IP地址類型最初幾位決議了類別類別決議了前綴和后綴之間的界限點分十進位表示法IP地址的縮寫使人們避開了二進制〔太長〕被點分別的數(shù)：8位一組，用十進制表示這個名字不同于somewhere點分十進位表示法的例子每32位地址由4個十進制的數(shù)值表示每個十進制數(shù)代表八個二進位數(shù)值從0到255各類地址和網絡大小地址的種類決議了網絡的最大數(shù)目A類最多B類中等C類最少為主機分配IP地址的私有互連網的例子云朵的大小用于指示對應于主機號碼的物理網絡；網絡大小決議了分配的地址類路由器地址的圖示地址的前綴標明網絡每個銜接需求一個地址IP地址分配一個IP并不代表一臺特定主機.相反,每個IP地址代表一個主機與網絡間的銜接.一臺與多路網絡銜接的電腦(如路由器)，必需為每條銜接分配一個IP地址.特殊地址以上網絡地址不用于信息包loopback僅限于本機子網和無類編址不屬于最初的方案：IP地址正被耗盡一切網絡只能從三種網絡大小中選一種，更加浪費空間。必需抑制這種限制。防止地址被耗盡允許前綴和后綴的邊境發(fā)生在任一點上需求額外信息確定邊境找出下一跳節(jié)點地址,NClasslessAddressing(續(xù)上)包含發(fā)送端和目的端的地址收到來自T的硬件地址的回答為主機分配IP地址的私有互連網的例子留意:效力器和路由器都需求協(xié)議軟件表(b)是(a)的中間路由器的路由表網絡互連協(xié)議(IP)采用一種特殊計算機系統(tǒng)：路由器可以將采用不同技術的網絡銜接起來,包括運用不同的媒介、不同物理地址方式,和不同幀構造格式的網絡。被點分別的數(shù)：8位一組，用十進制表示IP只運用IP地址ARP信息在幀中的傳送給定目的地址,D,用“l(fā)ogicaland〞操作提取前綴由于能銜接異構網絡，路由器無法傳送不同網絡的幀。地址掩碼和IP地址一同運用32位二進制數(shù)值指明前綴和后綴邊境Ibitscoverprefix0bitscoversuffix例子:B類掩碼下一跳節(jié)點是路由器或目的地地址為主機分配IP地址的私有互連網的例子ClasslessAddressing：無類編址路由器可以將采用不同技術的網絡銜接起來,包括運用不同的媒介、不同物理地址方式,和不同幀構造格式的網絡。分配單個網絡前綴給站點每個網絡按需求可大可小(必需是2的冪)表(b)是(a)的中間路由器的路由表路由器向同一物理網絡中的另一臺計算機發(fā)送包時需求運用命名為無類領域內路由(ClasslessInter-DomainRouting，CIDR)允許前綴和后綴的邊境發(fā)生在任一點上(Note:MACaddress=MediaACcess(hardware)address)ClasslessAddressing(續(xù)上)留意:效力器和路由器都需求協(xié)議軟件ClasslessAddressing：無類編址IP數(shù)據(jù)報的兩部分先驅：網，恣意兩臺通訊子網地址掩碼目的:擴展地址空間發(fā)明于八十年代只在站點內部有效技術分配單個網絡前綴給站點把后綴分為兩個部分：站點內的網絡和主機典型功用:劃分B類地址子網地址的例子單個的B類數(shù)字如128.10.0.0分配給站點站點選擇子網界限如24位路由器和主機運用對應的子網掩碼進展配置給定目的地址,D,用“l(fā)ogicaland〞操作提取前綴D&MClasslessAddressing：無類編址目的:擴展地址空間發(fā)明于九十年代因特網通用兼容原來的分類地址方式子網掩碼其它方式ClasslessAddressing(續(xù)上)技術描畫允許恣意前綴大小用一對數(shù)代表網絡地址(地址,掩碼大小)命名為無類領域內路由(ClasslessInter-DomainRouting，CIDR)CIDR運用反斜杠標志例子意味著前綴和后綴之間的邊境出如今前17位之后每個網絡按需求可大可小(必需是2的冪)IP信息包的動機由于能銜接異構網絡，路由器無法傳送不同網絡的幀。為了兼容異構性,互連網必需定義一個硬件-獨立的信息包格式。網絡包是籠統(tǒng)包由軟件產生并解讀包含發(fā)送端和目的端的地址大小取決于攜帶的數(shù)據(jù)稱為IP數(shù)據(jù)報IP數(shù)據(jù)報的兩部分首部包含目的地址定長域數(shù)據(jù)區(qū)變長，最大限制64K沒有最小限制數(shù)據(jù)報頭三個主要字段源IP地址目的IP地址包類型IP數(shù)據(jù)報轉發(fā)由路由器完成類似于廣域網轉發(fā)表驅動表中指定下一跳節(jié)點不同于廣域網轉發(fā)運用IP地址下一跳節(jié)點是路由器或目的地地址IP路由表的例子表(b)是(a)的中間路由器的路由表路由表大小由于路由表中的每一個目的地對應于一個網絡,路由表的表目數(shù)和互連網的網絡個數(shù)成比例。數(shù)據(jù)報轉發(fā)過程給定數(shù)據(jù)報找出目的地址字段,D在路由表中查找D找出下一跳節(jié)點地址,N把數(shù)據(jù)報發(fā)給N關鍵概念數(shù)據(jù)報頭的目的地址總是指一個最終地址。當一個路由器轉發(fā)數(shù)據(jù)報到另一個路由器時,下一個節(jié)點的地址并不出如今數(shù)據(jù)報報頭中。IP通訊的語義IP是無銜接的數(shù)據(jù)報包含目的地址每個數(shù)據(jù)報可獨立收發(fā)路由器會在恣意時辰改動IP通訊語義(續(xù)上)IP允許數(shù)據(jù)報發(fā)生：時延復制無序發(fā)送喪失損壞因此：盡力傳送〔best-effortdelivery〕動因:IP兼容一切的網絡，所以底層硬件能夠出錯。其結果是IP包被喪失、延遲、亂序或損壞。IP不是擔任處置這些問題的協(xié)議層，需求更高層的協(xié)議軟件來處置這些錯誤。地址解析硬件僅運用MAC地址IP只運用IP地址結果:需求軟件來轉換這是網卡的功能叫做地址解析協(xié)議地址是軟件提供的籠統(tǒng)，物理網絡硬件不知道怎樣根據(jù)協(xié)議地址定位一臺計算機。在數(shù)據(jù)包發(fā)送之前，必需將下一跳的協(xié)議地址轉換為對應的硬件地址。地址解析第二層的協(xié)議給定：一個本地網,NN上一臺電腦的IP地址C發(fā)現(xiàn)：C的硬件地址技術地址解析協(xié)議ARP將協(xié)議地址映射為硬件地址的過程稱為地址解析。當主機或路由器向同一物理網絡中的另一臺計算機發(fā)送包時需求運用地址解析，而在向銜接在遠程的計算機發(fā)包時不需求。地址解析協(xié)議(ARP)地址聯(lián)編存放在表中表的項包括每臺電腦的一對地址IP地址硬件地址根據(jù)需求自動建表ARP表只包括本地網的計算機每行的IP的前綴是一樣的ARP地址查詢在ARP表中查找目的IP地址,T找不到，那么發(fā)送ARP懇求信息給T收到來自T的硬件地址的回答在表中添加輸入項從表中前往硬件地址ARP的插圖W需求Y的硬件地址懇求經過廣播發(fā)送回答經過單播前往ARP信息格式(以太網)硬件地址字段的長度取決于網絡的類型以太網運用48位地址ARP信息在幀中的傳送

ARP信息提交到幀的數(shù)據(jù)區(qū)稱為封裝如何區(qū)分ARP信息和其他數(shù)據(jù)類型呢？幀類型幀類型指出信息能否為ARP接納方檢查幀類型Keypoint由于ARP軟件只是網絡接口軟件的一部分,因此一切的高層協(xié)議和運用程序都可縱情運用IP地址,而無須思索識別硬件地址的問題?？偨Y互連網絡處理異質性的問