計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第五章

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第五章第1頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法問題：各個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)之間要實(shí)現(xiàn)信息互通，必須將網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)絡(luò)之間存在尋址方案、最大分組長度限制、網(wǎng)絡(luò)接入控制機(jī)制、超時(shí)機(jī)制、差錯(cuò)控制方法、路由策略、用戶接入控制、連接/無連接服務(wù)、管理和控制方式的差異。第2頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法1、網(wǎng)絡(luò)互連（internet）的要求提供網(wǎng)絡(luò)之間的互連設(shè)備和物理線路采用的互連技術(shù)盡量不改變各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議要滿足和適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性第3頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法2、網(wǎng)絡(luò)互連的形式：LAN-LAN、LAN-WAN、

WAN-WANWAN-WANB802.5RLAN-WANLAN-LANLAN-WANHUBInternetX.25LAN-LANRRLAN-LANB802.4802.3802.3G802.5BRHUB第4頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法3、互連體系結(jié)構(gòu)目前，實(shí)行兩類網(wǎng)絡(luò)互連體制：逐段法（hop-by-hop）“協(xié)議變換”體制：在網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)某一層上不同子網(wǎng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。特點(diǎn)：各子網(wǎng)獨(dú)立性強(qiáng)，網(wǎng)關(guān)復(fù)雜，成本高。第5頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法網(wǎng)絡(luò)1的高層網(wǎng)絡(luò)1互連層網(wǎng)絡(luò)1的低層網(wǎng)絡(luò)2的高層網(wǎng)絡(luò)2互連層網(wǎng)絡(luò)2的低層網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)1中的端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)2中的端系統(tǒng)2低層1低層網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換第6頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法

端到端法（end-to-end）“網(wǎng)際協(xié)議”體制：各端系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)都執(zhí)行相同的網(wǎng)際協(xié)議，在網(wǎng)際互連層實(shí)現(xiàn)端到端的透明傳輸。特點(diǎn)：網(wǎng)關(guān)簡單，統(tǒng)一的路由策略，全局尋址，網(wǎng)際互連層只提供無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，由端系統(tǒng)高層保證傳輸質(zhì)量。第7頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法網(wǎng)絡(luò)1的高層網(wǎng)際互連層網(wǎng)絡(luò)1低層網(wǎng)絡(luò)2的高層網(wǎng)際互連層網(wǎng)絡(luò)2低層網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)1中的端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)2中的端系統(tǒng)2低層1低層網(wǎng)關(guān)網(wǎng)際互連第8頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法4、網(wǎng)絡(luò)互連原則及互連設(shè)備互連層：網(wǎng)關(guān)的工作層，即實(shí)現(xiàn)互連的（最高）功能層。網(wǎng)絡(luò)互連是通信子網(wǎng)間的互連，只涉及物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層。注：更高層網(wǎng)關(guān)用于特定端系統(tǒng)的連接，不屬于網(wǎng)絡(luò)互連。

第9頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法4、網(wǎng)絡(luò)互連原則及互連設(shè)備互連層次選擇的原則：對于網(wǎng)絡(luò)1和網(wǎng)絡(luò)2的端系統(tǒng)，若（N-1）及以下層不同，（N+1）及以上層完全相同，而（N）層相同或可以轉(zhuǎn)換為對方的（N）層，則（N）層是互連實(shí)現(xiàn)層，稱為“第N層同構(gòu)互連”。

第10頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法4、網(wǎng)絡(luò)互連原則及互連設(shè)備網(wǎng)關(guān)的類型：物理層網(wǎng)關(guān)（中繼器Repeater、共享HUB）、數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)橋Bridge）、網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)關(guān)（路由器Router）、高層網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)關(guān)機(jī)GatewayHost）。

第11頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法5、路由器的構(gòu)成輸入端口輸入端口輸出端口輸出端口路由選擇分組轉(zhuǎn)發(fā)路由選擇協(xié)議路由表111122223333轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理交換結(jié)構(gòu)路由選擇處理機(jī)第12頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法5、路由器的構(gòu)成路由選擇部分分組轉(zhuǎn)發(fā)部分交換結(jié)構(gòu)一組輸入端口一組輸出端口

第13頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法5、路由器的構(gòu)成輸入端口的處理物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)查表和轉(zhuǎn)發(fā)從線路接收分組交換結(jié)構(gòu)第14頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法5、路由器的構(gòu)成輸出端口的處理物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)緩存管理向線路發(fā)送分組交換結(jié)構(gòu)第15頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)互連原理及一般方法5、路由器的構(gòu)成交換結(jié)構(gòu)：路由器的關(guān)鍵構(gòu)件。常用的交換方法：通過存儲器：

Cisco公司的Catalyst8500系列

BayNetwork公司的Accelar1200系列通過總線：

Cisco公司的Catalyst1900系列通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：

Cisco公司的12000系列

第16頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP各種應(yīng)用層協(xié)議TELNET，F(xiàn)TPTCP，UDPICMPIGMPIPRARP，ARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口物理硬件應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層第17頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月N個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連，每兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間需要一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，則N個(gè)網(wǎng)絡(luò)共需要N（N-1）/2個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器。由于互連的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用相同的網(wǎng)際協(xié)議IP，可將其稱為IP網(wǎng)或互連網(wǎng)。網(wǎng)際協(xié)議IP配套使用的還有四個(gè)協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP、逆地址解析協(xié)議RARP、Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP、因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第18頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP1、因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互連體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)1中的端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)2中的端系統(tǒng)接口2接口1路由器網(wǎng)際層參與互連的子網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)層以下是異構(gòu)的，而在網(wǎng)絡(luò)層以上是同構(gòu)的，或者網(wǎng)絡(luò)層也是異構(gòu)的，但可在網(wǎng)絡(luò)層上增加一個(gè)同構(gòu)的網(wǎng)際層，該情形稱為“網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)互連”。第19頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、IP地址及其表示方法IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號碼指派公司ICANN進(jìn)行分配。IP地址的編址經(jīng)歷了三個(gè)階段：分類的IP地址，1981年通過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)的劃分，1985年通過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成超網(wǎng)，1993年通過并得到推廣應(yīng)用第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第20頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、IP地址及其表示方法IP地址：給每一個(gè)連接在Internet上的主機(jī)分配一個(gè)唯一的32位地址。IP地址分類：A、B、C、D、E類。常用A、B、C類。IP地址結(jié)構(gòu)：由網(wǎng)絡(luò)號字段（net-id）和主機(jī)號字段（host-id）組成。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第21頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、IP地址及其表示方法常見A、B、C類地址：類別比特分別占1、2、3位，其值分別為0、10、110；網(wǎng)絡(luò)號字段分別為1、2、3字節(jié)長；主機(jī)號字段分別為3、2、1字段長。D類地址是多播（組播）地址，留給Internet體系結(jié)構(gòu)委員會IAB使用。E類地址為保留地址。A類地址不對社會分配。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第22頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月IP地址的“點(diǎn)分十進(jìn)制記數(shù)法”：10000010000010110000001100011110130?11

●3●30第一字段：128~191為B類，192~223為C類。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP0net-idhost-id01682431A類10net-idhost-id110net-idhost-id1110組播地址11110留為今后使用B類C類D類E類第23頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月不分配的特殊IP地址：第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IPNet-idHost-id地址類型意義全0全0源地址啟動時(shí)標(biāo)識源主機(jī)全0Host-id源/宿地址本網(wǎng)絡(luò)的指定主機(jī)全1全1宿地址本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播Net-id全1宿地址對指定網(wǎng)絡(luò)廣播127任意宿地址機(jī)器內(nèi)部測試（不進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)）第24頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP

IP地址的特點(diǎn)：分等級地址結(jié)構(gòu)、同一主機(jī)多個(gè)地址、網(wǎng)橋或轉(zhuǎn)發(fā)器連接的局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（具有相同網(wǎng)絡(luò)號）、所有網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號的分配是平等的、路由器的每個(gè)端口具有一個(gè)IP地址、IP地址可用來指明一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（主機(jī)號為全0）。如：，，。第25頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月3、IP地址與物理地址物理地址：因特網(wǎng)中在單個(gè)子網(wǎng)內(nèi)部尋址所使用的地址，又稱硬件地址或MAC地址（網(wǎng)卡地址）。說明：網(wǎng)際間不能通過物理地址直接尋址。路由器中的ARP協(xié)議實(shí)體從本站出和入端口IP地址解析出MAC地址，寫入幀中。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第26頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP首部應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)層及以上使用IP地址TCP報(bào)文MAC幀IP地址硬件地址鏈路層及以下使用硬件地址第27頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IPIP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP1HA1IP4IP5IP6IP2IP3路由器R1路由器R2主機(jī)H2HA2HA3HA4HA5HA6IP1到IP2IP1到IP2IP1到IP2主機(jī)H1HA1到HA3HA4到HA5HA6到HA2硬件地址IP地址IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀第28頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4、子網(wǎng)的劃分問題：B類地址含主機(jī)數(shù)目大，在同一網(wǎng)絡(luò)中需要用網(wǎng)橋，而網(wǎng)橋不易防止故障，且容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，不便管理。改進(jìn)方法：將IP地址中主機(jī)號字段的前若干個(gè)比特作為“子網(wǎng)號”。對外部為一個(gè)net-id，內(nèi)部自主劃分子網(wǎng)，子網(wǎng)由路由器連接，便于配置和管理。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第29頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4、子網(wǎng)的劃分子網(wǎng)的表示與識別：第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IPNet-idHost-idNet-idSubnet-idHost-id全1全0IP地址劃分出子網(wǎng)字段子網(wǎng)掩碼第30頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月例：某單位分配一個(gè)B類地址的網(wǎng)絡(luò)號。要劃分成60個(gè)子網(wǎng)。解：取6位子網(wǎng)字段，子網(wǎng)掩碼為：FFFFFC00第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP子網(wǎng)號網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號可取第一個(gè)子網(wǎng)為：IP地址為111111111111111111111100000000001000001000110010000001000000000010000010001100100000100000000000可取第二個(gè)子網(wǎng)為：IP地址為第31頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月例：已知某主機(jī)的IP地址為8，所在子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼為FFFFFE0，求該主機(jī)所在的子網(wǎng)IP地址和主機(jī)號。解：子網(wǎng)的IP地址=主機(jī)IP地址子網(wǎng)掩碼

=8FFFFFFE0

=4

主機(jī)號=主機(jī)IP地址子網(wǎng)掩碼

=8

0000001F=468:01000100E0:11100000

:01000000第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP采用子網(wǎng)掩碼就相當(dāng)于采用三級尋址：路由器確定分組的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號本網(wǎng)絡(luò)再檢查IP地址中的子網(wǎng)號本子網(wǎng)根據(jù)主機(jī)號確定端口號和主機(jī)第32頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月5、地址的轉(zhuǎn)換具有IP地址的主機(jī)間通信，需要：實(shí)現(xiàn)IP地址與物理地址的轉(zhuǎn)換：IP地址是主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層中的地址，若要將網(wǎng)絡(luò)層中的數(shù)據(jù)報(bào)傳送到目的主機(jī)，還要傳到鏈路層變成MAC幀才能發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)IP地址與主機(jī)名之間的轉(zhuǎn)換：為便于用戶使用和記憶主機(jī)名字。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第33頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月5、地址的轉(zhuǎn)換對于上述問題，給出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換機(jī)制：域名系統(tǒng)DNS（DomainNameSystem）：由源主機(jī)中的名字解析軟件resolver自動找到域名服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)主機(jī)名字與IP地址的映射。地址解析協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol）和逆地址解析器RARP：實(shí)現(xiàn)主機(jī)IP地址到48位的物理地址的映射。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第34頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月5、地址的轉(zhuǎn)換第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP源主機(jī)名HostaIP=IP=08002B00EE0A目的主機(jī)名HostbNet-id=HostbDNSARP08002B00EE0A網(wǎng)卡第35頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月地址解析ARP原理：每個(gè)主機(jī)具有一個(gè)ARP高速緩存（cache），其中存放有IP地址到物理地址的映射表，包括目前該主機(jī)所知道的地址。主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，通過ARP高速緩存查看有無主機(jī)B的IP地址，若有查出物理地址寫入MAC幀，然后通過局域網(wǎng)發(fā)往此物理地址。

第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第36頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月地址解析ARP原理：若查不到主機(jī)B的IP地址（B才加入或A剛加電），主機(jī)A自動運(yùn)行ARP按步驟找出主機(jī)B的物理地址。ARP進(jìn)程在局域網(wǎng)內(nèi)發(fā)送一個(gè)ARP請求分組局域網(wǎng)內(nèi)所有主機(jī)運(yùn)行的ARP進(jìn)程接收該分組主機(jī)B在請求分組中發(fā)現(xiàn)IP地址，發(fā)回ARP響應(yīng)分組主機(jī)A將主機(jī)B的IP地址到物理地址的映射寫入ARP高速緩存第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第37頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6、無分類編址CIDR

劃分子網(wǎng)在一定程度上緩解了因特網(wǎng)發(fā)展中的問題。1992年因特網(wǎng)仍然面臨的問題：B類地址已分配一半，1994年3月將分配完因特網(wǎng)主干網(wǎng)上路由表的項(xiàng)目數(shù)急劇增長到上萬整個(gè)IPv4的地址空間將全部耗盡

IETF因特網(wǎng)工程部研究出了無分類編址CIDR解決前兩個(gè)問題，第三個(gè)問題由IETF的IPv6工作組解決。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第38頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6、無分類編址CIDR

目前CIDR已經(jīng)成為因特網(wǎng)建議標(biāo)準(zhǔn)。CIDR的最主要特點(diǎn)有：消除了傳統(tǒng)的A、B、C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，而使用各種長度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”代替“網(wǎng)絡(luò)號”和“子網(wǎng)號”，使得IP地址由三級減為兩級。標(biāo)記方法為：IP地址::={〈網(wǎng)絡(luò)前綴〉，〈主機(jī)號〉}，如1/20表示在32位IP地址中，網(wǎng)絡(luò)前綴占20位，主機(jī)號占12位。前綴長度一般在13~27之間。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第39頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6、無分類編址CIDRCIDR的最主要特點(diǎn)有：CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴相同的IP地址組成“CIDR地址塊”，如/20表示的地址塊有212個(gè)地址，其起始地址為。一個(gè)CIDR地址塊可以表示很多地址，路由表可以利用它來查找目的網(wǎng)絡(luò)。路由表中的一個(gè)項(xiàng)目可以表示很多傳統(tǒng)分類地址的路由，稱為路由聚合，也稱為構(gòu)成超網(wǎng)。CIDR不使用子網(wǎng)，但使用掩碼一詞。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第40頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月6、無分類編址CIDR可能面臨的問題：路由表的項(xiàng)目由網(wǎng)絡(luò)前綴和下一跳地址組成。在查找路由表時(shí)可能會得到不止一個(gè)匹配結(jié)果，選擇哪一條路由成為核心問題。結(jié)論：應(yīng)當(dāng)從匹配結(jié)果中選擇具有最長網(wǎng)絡(luò)前綴的路由，這稱為最長前綴匹配。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第41頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月7、IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP版本首部長度服務(wù)類型總長度標(biāo)識標(biāo)志片偏移壽命協(xié)議首部檢驗(yàn)和源站IP地址目的站IP地址長度可變的任選字段填充數(shù)據(jù)

04816241931固定長度可變長度比特第42頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

首部固定部分：版本號：通信雙方IP協(xié)議版本須一致。如：IPv4，“0100”。首部長度：最大數(shù)值15個(gè)單位（4字節(jié)/單位），最長60字節(jié)。服務(wù)類型：為PPPDTRCX，其中PPP為優(yōu)先級、D=1要求時(shí)延小的路由、T=1要求比特率高的路由、R=1要求可靠性高的路由、C=1要求收費(fèi)低的路由。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第43頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

首部固定部分：總長度：數(shù)據(jù)報(bào)的總長度，以字節(jié)為單位。標(biāo)識：長數(shù)據(jù)報(bào)分成多個(gè)數(shù)據(jù)片時(shí)所給予的標(biāo)識。標(biāo)志：MF、DF、X，MF=1（后面還有分片數(shù)據(jù)報(bào)），反之為最后一個(gè)數(shù)據(jù)片；DF=0（允許分片），反之不允許分片。片偏移：以8字節(jié)為單位，分片后該數(shù)據(jù)報(bào)在原分組中的相對位置。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第44頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

首部固定部分：壽命：以秒為單位，典型值為32秒，也可到255秒。協(xié)議：標(biāo)識本數(shù)據(jù)報(bào)中數(shù)據(jù)來自運(yùn)輸層的哪個(gè)協(xié)議，以便目的主機(jī)的IP層將數(shù)據(jù)交給相應(yīng)的上層處理。首部校驗(yàn)和：每個(gè)途徑結(jié)點(diǎn)對首部重新校驗(yàn)。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第45頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

首部固定部分：校驗(yàn)算法：首部看作N個(gè)16位字，將16位字相加后取反置于校驗(yàn)和字段，收方將16位字相加再加校驗(yàn)和，得全1，則為正確接收，否則丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)。首部可變部分：

IP首部的可變部分是一個(gè)選項(xiàng)字段，主要支持排錯(cuò)、測量以及安全等。其長度可為1~40字節(jié)，取決于所選擇的項(xiàng)目。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第46頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月8、Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP

控制報(bào)文協(xié)議ICMP是因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它不是高層協(xié)議，是IP層協(xié)議。其報(bào)文格式如：第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP類型代碼檢驗(yàn)和這4個(gè)字節(jié)取決于ICMP報(bào)文的類型ICMP的數(shù)據(jù)部分ICMP報(bào)文數(shù)據(jù)部分首部IP數(shù)據(jù)報(bào)081631第47頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月8、Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP

控制報(bào)文協(xié)議ICMP用來保證IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳送不丟失。ICMP報(bào)文的類型：ICMP差錯(cuò)報(bào)文和ICMP詢問報(bào)文。其中，ICMP差錯(cuò)報(bào)文中ICMP改變路由報(bào)文使用較多。ICMP詢問報(bào)文使用較多的有：第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第48頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月8、Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMPICMPEcho請求報(bào)文：測試兩主機(jī)連通性的PING服務(wù)使用了ICMPEcho的請求報(bào)文和ICMPEcho回答報(bào)文。ICMP時(shí)間戳請求報(bào)文：時(shí)間戳請求與回答用來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步和測量時(shí)間。ICMP地址掩碼請求報(bào)文：主機(jī)向子網(wǎng)掩碼服務(wù)器請求得到某個(gè)接口的地址掩碼。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第49頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月9、Internet的路由選擇1）因特網(wǎng)路由器與廣域網(wǎng)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的異同：相同點(diǎn)：查找路由表，將分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一站。不同點(diǎn)：路由器位于不同網(wǎng)絡(luò)；結(jié)點(diǎn)交換機(jī)位于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。路由器連接網(wǎng)絡(luò)；結(jié)點(diǎn)交換機(jī)連接其他交換機(jī)、主機(jī)、路由器。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第50頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月9、Internet的路由選擇1）因特網(wǎng)路由器與廣域網(wǎng)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的異同：不同點(diǎn)：路由器使用IP協(xié)議；結(jié)點(diǎn)交換機(jī)使用廣域網(wǎng)特定網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。路由器根據(jù)分組中的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號找出下一站（路由器）；結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)分組中的目的站交換機(jī)號找出下一站（交換機(jī)）。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第51頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月9、Internet的路由選擇2）路由器按net-id確定路由決策第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IPR網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4RR“直接交付”與“轉(zhuǎn)發(fā)”“指定主機(jī)路由”與“默認(rèn)路由”3）路由器的路由決策過程第52頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月10、IP多播與因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMPIP多播（IPMulticast）1988年SteveDeering在博士論文中提出IP多播概念。1992年3月IETF在因特網(wǎng)范圍試驗(yàn)IETF會議聲音的多播，有20個(gè)網(wǎng)點(diǎn)可以同時(shí)聽到聲音。由于是一個(gè)源點(diǎn)發(fā)送到多個(gè)終點(diǎn)，適用于很多應(yīng)用已經(jīng)成為因特網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)熱門課題。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第53頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月10、IP多播與因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMPIP多播（IPMulticast）1992年起，為適應(yīng)交互式音頻和視頻信息的多播，在因特網(wǎng)上試驗(yàn)虛擬的多播主干網(wǎng)MBONE因特網(wǎng)上的多播稱為IP多播第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第54頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月10、IP多播與因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMPIP多播的特點(diǎn)：多播使用組地址永久組地址（由因特網(wǎng)號碼指派管理局IANA分配）動態(tài)的組成員使用硬件進(jìn)行多播第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第55頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月10、IP多播與因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP位于網(wǎng)際層，是多播環(huán)境下使用的協(xié)議IGMP使用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳遞報(bào)文對于不運(yùn)行多播軟件的路由器或網(wǎng)絡(luò)，采用隧道技術(shù)第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第56頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月10、IP多播與因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP的設(shè)計(jì)在主機(jī)和多播路由器之間的所有通信都是使用IP多播多播路由器在探詢組成員關(guān)系時(shí)，只需對所有組發(fā)送一個(gè)請求信息的詢問報(bào)文能夠從多個(gè)多播路由器中迅速有效選擇一個(gè)來探詢主機(jī)的成員關(guān)系第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第57頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月10、IP多播與因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP的設(shè)計(jì)在IGMP的詢問報(bào)文中有一個(gè)指明最長響應(yīng)時(shí)間的數(shù)值N（默認(rèn)為10秒）同組內(nèi)的每個(gè)主機(jī)要監(jiān)聽響應(yīng)，只要有同組主機(jī)先發(fā)送了響應(yīng)，本機(jī)就不再發(fā)響應(yīng)。第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第58頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月11、虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT虛擬專用網(wǎng)VPN專用地址：

到55，一個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)

到55，16個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)

到55，256個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)使用專用地址的網(wǎng)絡(luò)稱為專用網(wǎng)使用隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬專用網(wǎng)第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第59頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月11、虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT虛擬專用網(wǎng)VPN第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP因特網(wǎng)外部數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分（加密的從X到Y(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)）數(shù)據(jù)報(bào)首部源地址：目的地址：R1R2YX部門A部門B隧道第60頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月11、虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT1994年提出，需要在專用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安裝NAT軟件裝有NAT軟件的路由器為NAT路由器，它至少有一個(gè)有效的外部全球地址IPG內(nèi)部主機(jī)同外部主機(jī)通信時(shí)，由NAT路由器將內(nèi)部源地址轉(zhuǎn)換成，目的地址不變，然后發(fā)送到因特網(wǎng)第二節(jié)Internet的網(wǎng)際協(xié)議IP第61頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1、兩類路由選擇協(xié)議Internet采用自適應(yīng)分布式路由選擇協(xié)議。為便于路由選擇，將整個(gè)Internet劃分為多個(gè)自治系統(tǒng)。Internet將路由選擇協(xié)議劃分為：內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。自治系統(tǒng)（AutonomousSystem，AS）：有進(jìn)行獨(dú)立管理并采用相同路由選擇策略的一組網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第62頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1、兩類路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（InteriorGatewayProtocol，IGP）：自治系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)關(guān)稱為“內(nèi)部網(wǎng)關(guān)”；內(nèi)部網(wǎng)關(guān)之間的路由信息交換協(xié)議稱為~。如：RIP，HELLO，OSPF。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（ExteriorGatewayProtocol，EGP）：自治系統(tǒng)之間交換路由信息的網(wǎng)關(guān)稱為“外部網(wǎng)關(guān)”；外部網(wǎng)關(guān)之間的路由信息交換協(xié)議稱為~。如：EGP，BGP。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第63頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（RIP，HELLO，OSPF）路由信息協(xié)議RIP（RFC1058）：采用“距離向量法”，以途徑路由器數(shù)目作為距離度量（又稱跳數(shù)）。RIP工作過程：各路由器定期（30秒）向相鄰路由器發(fā)送自己的路由表、收到路由表（目的網(wǎng)絡(luò)，距離，下一站）判斷更新、若較長時(shí)間（3分鐘）未收到相鄰路由器發(fā)送的路由表，則將鄰站路由設(shè)為“不可達(dá)”。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第64頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議R網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4RR目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號下一站路由器距離10-020-0目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號下一站路由器距離20-030-0目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號下一站路由器距離30-040-0R1的路由表R2的路由表R3的路由表第65頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議R網(wǎng)1網(wǎng)2網(wǎng)3網(wǎng)4RR目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號下一站路由器距離20的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號下一站路由器距離10的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號下一站路由器距離3066頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（RIP，HELLO，OSPF）HELLO協(xié)議（RFC891）：采用“距離向量法”，以時(shí)延作為距離度量。其功能主要有：相鄰站點(diǎn)相互校正時(shí)間基準(zhǔn)、通過定期向相鄰站點(diǎn)發(fā)送本站路由表（目的站，時(shí)延）修正本站路由表。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第67頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（RIP，HELLO，OSPF）開放最短通路優(yōu)先協(xié)議OSPF：采用“鏈路狀態(tài)法”，各站掌握全網(wǎng)拓?fù)洌ㄏ噜応P(guān)系、鏈路度量），獨(dú)立計(jì)算最佳路由（Dijkstra算法）。其主要功能：各站存放整個(gè)自治系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（LSDB鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）、各站根據(jù)LSDB和Dijkstra算法計(jì)算出本站路由表、各站及時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化更新LSDB和重新計(jì)算路由表。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第68頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（RIP，HELLO，OSPF）OSPF協(xié)議工作過程：相鄰站點(diǎn)定期（10秒）交換HELLO報(bào)文（以確定鄰站可達(dá)性及鏈路度量）、若較長時(shí)間（40秒）未收到相鄰站點(diǎn)報(bào)文則為不可達(dá)站點(diǎn)、每個(gè)站點(diǎn)向相鄰站點(diǎn)發(fā)送本站LSDB摘要信息、一旦任何站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)本站有LS變化需向全網(wǎng)廣播本站已修改的LS。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第69頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（RIP，HELLO，OSPF）OSPF支持三種網(wǎng)絡(luò)的連接：兩個(gè)路由器之間的點(diǎn)對點(diǎn)的連接具有廣播功能的局域網(wǎng)無廣播功能的廣域網(wǎng)每一種網(wǎng)絡(luò)都可能帶有多個(gè)路由器第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第70頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議OSPF支持三種網(wǎng)絡(luò)的連接：拓?fù)鋱D中包含鏈路費(fèi)用。

W5

W4

W3

W1

W2

W6AHGFEDCB2347121025863161384212L1L2可用有向圖表示鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，其中網(wǎng)絡(luò)到路由器費(fèi)用為0。第71頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月3、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（BGP-4RFC16541656）邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP：實(shí)現(xiàn)不同自治系統(tǒng)的路由器之間交換路由信息。采用外部網(wǎng)關(guān)EGP交換路由信息，建立本網(wǎng)關(guān)中的路由表。BGP的主要功能：各個(gè)BGP路由器維護(hù)從本站到每個(gè)目的站路由器的完整路徑的路由表、各站將完整路由告知鄰站、各站根據(jù)所有鄰站的完整路由信息選擇最佳路徑上的鄰站為“下一站”。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第72頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月3、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGPA向E發(fā)送分組。A站收到各站發(fā)來的完整路由信息，其中目的地為E的表項(xiàng)：鄰站G：G-F-E，鄰站B：B-C-E

站A對各路由作出評價(jià)選擇，如選擇A-B-C-E。若站B故障，則站A從完整路由中找出不含站B的路由。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議AGFDEBC第73頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月BGP工作過程：鄰站探測：兩個(gè)鄰站屬于不同自治系統(tǒng)，要經(jīng)過協(xié)商建立相鄰關(guān)系。主動方發(fā)送“OPEN”報(bào)文，若對方同意則發(fā)回“KEEPALIVE”報(bào)文。鄰站可達(dá)：相鄰站定期發(fā)送“KEEPALIVE”報(bào)文，以確認(rèn)對方的存在，維持相鄰關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)可達(dá)：相鄰站定期發(fā)送“UPDATE”報(bào)文，交換路由信息，使得所有BGP路由器維持新的路由信息。第三節(jié)Internet的路由選擇協(xié)議第74頁，課件共82頁，創(chuàng)作于