TCP IP協(xié)議教學課件

第四

TCP/IP協(xié)議

4.1IP協(xié)議

目IP協(xié)議為傳輸協(xié)議提供了基本(不可靠、無連接)的發(fā)

送服務。所有的TCP、UDP、ICMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報格

式傳輸IP負責獲取信息并發(fā)送到目的主機和網(wǎng)絡。

目不可靠(unreliable)：它不保證IP數(shù)據(jù)報能成功地

到達目的地，僅提供最好的傳輸服務。如發(fā)生某種錯

誤時，IP有一個簡單的錯誤處理算法：丟棄該數(shù)據(jù)報,

然后發(fā)送ICMP消息報給信源端。任何要求的可靠性必

須由上層來提供(如TCP)。

副無連接(connectionless):IP并不維護任何關(guān)于后

續(xù)數(shù)據(jù)報的狀態(tài)信息。每個數(shù)據(jù)報的處理是相互獨立

的。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols2

4.1IP協(xié)議

Internet服務的三個層次

|應用服務

|可靠的面向連接的傳輸服務

不可靠的無連接包發(fā)送服務

副分離的層次可以在不干擾其他服務的情況下替

換某個服務

解底層的無連接包發(fā)送服務是基礎

ZhangDongyanTCP/IPProtocols3

4.1IP協(xié)議

同無連接-Conectionless

-發(fā)送方

?組裝數(shù)據(jù)包發(fā)送

?將地址放入數(shù)據(jù)包中已經(jīng)定義好的位置

?將數(shù)據(jù)包送到網(wǎng)絡上傳輸

-網(wǎng)絡

?使用目的地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包

?傳輸者

ZhangDongyanTCP/IPProtocols4

4.1IP協(xié)議

目無連接網(wǎng)絡的特點

-數(shù)據(jù)包含有確切的目的地址

-每個包獨立處理

-傳輸數(shù)據(jù)之前不需要任何setup

-發(fā)送數(shù)據(jù)之后不需要任何cleanup

-不可靠

?數(shù)據(jù)包可能延遲、丟失、重復、亂序

-每個包經(jīng)過的路徑可能不一樣

-Best-effort

-類似于發(fā)送明信片

ZhangDongyanTCP/IPProtocols5

4.1IP協(xié)議

副工P包(InternetPackets)

-動機

?Router無法在異構(gòu)網(wǎng)絡之間傳遞數(shù)據(jù)幀

?必需定義獨立于硬件的數(shù)據(jù)包格式

-抽象的

-只能被軟件創(chuàng)建和識別

-包括發(fā)送方和接收方地址

-大小取決于所傳送的數(shù)據(jù)

-稱為IP數(shù)據(jù)報(IPDatagram)

ZhangDongyanTCP/IPProtocols6

4.1IP協(xié)議

副工P數(shù)據(jù)報(工PDatagram)

HeaderDataArea

副頭部

-包括目的地址

-固定字段

融數(shù)據(jù)區(qū)

-最高為64k的可變長度

-沒有最小長度限制

ZhangDongyanTCP/IPProtocols7

4.1IP協(xié)議

鼠IP數(shù)據(jù)報和IP包

-IP數(shù)據(jù)報“不是”IP發(fā)送的東西

-作為IP包來發(fā)送

-IP包將IP數(shù)據(jù)報hopbyhop發(fā)送到目的系

統(tǒng)

-很多時候一個IP數(shù)據(jù)報同時就是一個IP包

-IP數(shù)據(jù)報作為主機發(fā)送的實體

-IP包作為數(shù)據(jù)幀中傳送的實體

ZhangDongyanTCP/IPProtocols8

4.1IP協(xié)議

鼠IP數(shù)據(jù)報和IP包-示意圖

—至U0

19Z168.103

192.16810.10192.16820.3192.168.2G.60

J

ZhangDongyanTCP/IPProtocols9

IP數(shù)據(jù)報格式

ZhangDongyanTCP/IPProtocols10

IP數(shù)據(jù)報字段說明

1生命期TTL

-避免數(shù)據(jù)報無限期占用網(wǎng)絡資源

-以秒為單位或者以執(zhí)行時間不足一秒的發(fā)送行為為單位的量度

-一般認為每經(jīng)過一跳數(shù)值減1

-缺省值為64

f頭部校驗和

-檢查數(shù)據(jù)報頭部是否損壞

-數(shù)據(jù)部分不需要檢查

?浪費時間

?高層協(xié)議提供了檢查機制

?一些應用協(xié)議能夠處理部分破壞了的數(shù)據(jù)

f頭部長度

-說明IP頭部大小，以32比特倍數(shù)表示，最大值60字節(jié)？

-大部分IP數(shù)據(jù)報頭部為20字節(jié)

ZhangDongyanTCP/IPProtocols11

IP數(shù)據(jù)報字段說明

數(shù)據(jù)服務類型和優(yōu)先級TOS

ZhangDongyanTCP/IPProtocols12

IP數(shù)據(jù)報字段說明

常見應用協(xié)議建議的TOS值

應用協(xié)議建議T0S值

TelnetD

FTP控制信息D

FTP數(shù)據(jù)信息T

SMTP命令D

SMTPm?T

DNSUDP查詢D

DNSTCP查詢普通

DNS區(qū)域傳送T

工CMP錯誤信息普通

ZhangDongyanTCP/IPProtocols13

4.1IP協(xié)議一數(shù)據(jù)報的傳輸

鼠數(shù)據(jù)報經(jīng)過傳統(tǒng)的網(wǎng)絡被發(fā)送

-從源主機到router

?組裝數(shù)據(jù)寸艮，包括目的地址

,送到最近的Router

-在中間routers中傳輸

?將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到下一個路由器

-從最后的router送到目的主機

融網(wǎng)絡硬件不識別數(shù)據(jù)報

-數(shù)據(jù)報格式

-IP地址

凰需要封裝-Encapsulation

ZhangDongyanTCP/IPProtocols14

4.1IP協(xié)議一數(shù)據(jù)報的封裝

IP數(shù)據(jù)報的封裝

鼠整個數(shù)據(jù)報作為幀的數(shù)據(jù)

i數(shù)據(jù)幀的幀類型字段指明數(shù)據(jù)區(qū)里為IP數(shù)據(jù)報

副數(shù)據(jù)幀的目的地址為“下一站”的硬件地址

ZhangDongyanTCP/IPProtocols16

4.1IP協(xié)議一數(shù)據(jù)報的地址

Sourcehost

Net2

Router2

4M3飛

Desrlnatlori

ZhangDongyanTCP/IPProtocols17

日）4.1IP協(xié)議一最大傳輸單元MTU

網(wǎng)絡MTU（字節(jié)）定義源

16Mbps令牌環(huán)17914IBM

802.4令牌總線8166RFC1042

4Mbps令牌環(huán)4464RFC1042

FDDI4325RFC1390

PPP1500RFC1548

802.3以太網(wǎng)1500RFC1042

X.25576RFC1356

ZhangDongyanTCP/IPProtocols18

MTU不同帶來的問題

HtRH2

□-Not1(MTUd500)―□Net2(MTU：1000)-□

副主機Hl

-產(chǎn)生發(fā)往H2的數(shù)據(jù)報

-選擇數(shù)據(jù)報尺寸為1500B

-通過網(wǎng)絡1傳輸數(shù)據(jù)報

副RouterR

-收到網(wǎng)絡1傳來的數(shù)據(jù)報

-必需通過網(wǎng)絡2傳送之

-使用分段fragmentation

ZhangDongyanTCP/IPProtocols19

與分段有關(guān)的IP頭部字段

?Fragmentation工dentifier-分段標識符

-標識來自于同一個IP數(shù)據(jù)報的分段

-16bit

BFragmentationOffset-分段偏移

-標識一個分段在整個數(shù)據(jù)報中的位置

-其值x8B為實際的偏移

BFragmentationFlag-分段標志位

-16-保留，為0

-17-DF,禁止分段

-18-MF,為1時表示還有更多分段

ZhangDongyanTCP/IPProtocols20

關(guān)于分段的說明

鼠Who?

-Router

回When?

-數(shù)據(jù)報尺寸比目的網(wǎng)絡MTU大

同How?

-為每一個分段拷貝原有的數(shù)據(jù)報頭

-單獨修改每一個頭部，如標志位、分段偏移、

長度等等

-向每一個分段拷貝數(shù)據(jù)

ZhangDongyanTCP/IPProtocols21

4.1IP協(xié)議一分段的例子

第1段

第2段

數(shù)據(jù)報分段的計算第3段

第4段

ZhangDongyanTCP/IPProtocols22

4.1IP協(xié)議一分段的例子

原始數(shù)據(jù)報和分段的頭部比較

分段標識符DFMF分段偏移包長度

3120004464

分段分段標識符DFAAF分段偏移包長度

2312011851500

3312013701500

43120055524

ZhangDongyanTCP/IPProtocols23

分段的進一步說明

鼠分段僅僅出現(xiàn)在包的數(shù)據(jù)部分

鼠分段過程不包括包的頭部

削每一個分段都會產(chǎn)生一個包含它自己的

IP頭部的新包

[i必須以8字節(jié)的倍數(shù)分段

-若數(shù)據(jù)報有576字節(jié)數(shù)據(jù),則需要兩個分

段：512和64

f分段偏移以8字節(jié)塊為單位存儲字節(jié)數(shù)

-如值為31,則表示31x8

ZhangDongyanTCP/IPProtocols24

4.1IP協(xié)議--分段的重組

fWho?

-目的主機還是最后的Router?

解條件

-所有分段全部到達

□川□Hj

1

用.R2

Net1(MTU=1500)—□-Net2(MTUdOOO)一Q--Net3(MTUd500)

ZhangDongyanTCP/IPProtocols25

4.1IP協(xié)議一分段

鼠分段丟失

-到來的分段存儲在內(nèi)存中

-若有的分段在規(guī)定時間內(nèi)(UNIX,60秒)沒有到達,則

刪除所有分段

鼠對分段進行分段

-若互聯(lián)網(wǎng)MTU次序如下：

1500->1000->576->1500

-兩次分段

-不考慮子分段，所有分段均在同一級

-重組為原始數(shù)據(jù)報

ZhangDongyanTCP/IPProtocols26

4.1IP協(xié)議一IP選項

分段對選項的處理:

某些選項復制到所有分段（源站路由選擇）

「R分選項放到第一個分段（記錄路由）

副IP選項字段

-記錄路由

復制類類型

-源站路由選擇（1位）（2位）（5位）

,嚴格的源站路由選擇

?松的源站路由選擇

一時間戳....

ZhangDongyanTCP/IPProtocols27

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

目從概念上說，IP路由選擇是簡單的。若目的主機與源

主機直接相連（如點對點鏈路）或都在一個共享網(wǎng)絡

上（以太網(wǎng)或令牌環(huán)網(wǎng)），IP數(shù)據(jù)報就直接送到目的

主機上。否則，主機把數(shù)據(jù)報發(fā)往一默認的路由器上,

由路由器來轉(zhuǎn)發(fā)該孱C3

副數(shù)據(jù)報的發(fā)送勺-n-----------&

-直接（本地）

-間接（遠程）

解HopbyHop

ZhangDongyanTCP/IPProtocols28

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

物理幀

ZhangDongyanTCP/IPProtocols29

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

鼠基于表的數(shù)據(jù)報選路

副路由選擇表

-存儲IP節(jié)點連接的網(wǎng)絡、連接到該網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接口

的IP地址等等

-每一IP設備都有30.0.0,740.0.0,8

/8—CH-/8/10-H^-74

/1924.10.9

/⑷

DestinationMaskNextHop

40.0.07

40.0.0,0deliverdirect

deliverdirect

255.255.2S5.0

ZhangDongyanTCP/IPProtocols30

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

鼠192.168.10.1的缺省路由表

a

目的網(wǎng)絡接口/router

（本地Ethernet（本地Etherne十接口）

（本地SLLP）（本地SLIP接11）

ZhangDongyanTCP/IPProtocols31

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

鼠有一個遠程Router的192.168.10.1的路由表

3

目的網(wǎng)絡接口/router

19216810.0（本1也Ethernet）（本地Etherne十接匚I）

（本地5L1P）（本地SL工P接1I）

（遠程網(wǎng)絡）00（F跳Router）

ZhangDongyanTCP/IPProtocols32

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

f顯示完整網(wǎng)絡的192.168.10.1的完全路由表

目的網(wǎng)絡接口/r?ou+0C

（本地Ethernet）（k地Ethernet接1））

（△地SLIP）（本JIESL工P彳妾I1）

（遠程網(wǎng)絡）192.168.100,100（h跳Router）

（遠程SUP）00（F跳Router）

（isfyEthernet）00（F-^Router）

f192.168.10.1的簡化路由表

-Router不可能維護所有網(wǎng)絡的路由信息

-設置缺省路由

目的網(wǎng)絡接口/「ou+or

（本地E+herne十）19216&10」（本坦Etherne+接口）

（本地SLIP）（8*也SLIP；妾II）

O.O.O.O。，/MS）00（1IRoutcr）

ZhangDongyanTCP/IPProtocols33

下一跳路由的算法

1執(zhí)行：拆開IP數(shù)據(jù)報，從中抽取目的IP地址：D,通過“位與”運

算求出目的地址的網(wǎng)絡ID：N

fifN和某個與路由器直接相連的網(wǎng)絡匹配，則直接轉(zhuǎn)發(fā)到該網(wǎng)絡

中的相應主機（需要執(zhí)行：從IP地址D解析出目的主機的物理地址,

封裝IP數(shù)據(jù)報為幀，幀頭包含目的主機的物理地址，發(fā)送幀）。

felseif路由器的路由表中包含有為該主機D指定的路由，則按路

由表中所指定的發(fā)送到下一跳（需要執(zhí)行：解析所指定的下一跳路

由的物理地址，封裝IP數(shù)據(jù)報為幀，幀頭包含下一跳路由的物理地

址，發(fā)送幀）。

felseif路由器的路由表中包含有到達該網(wǎng)絡N的路由，則按路由

表中所指定的發(fā)送到下一跳（需要執(zhí)行：同上）。

felseif路由器的路由表中包含有默認路由，則發(fā)送到路由表中所

指定的默認路由（需要執(zhí)行：解析所指定的默認路由的物理地址，

封裝IP數(shù)據(jù)報為幀，幀頭包含默認路由的物理地址，發(fā)送幀）。

解else發(fā)回路由出錯消息。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols34

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

副關(guān)于路由表的補充說明

-為一個網(wǎng)絡指定一個路由器，而不必為每個主機指

定一個路由器?？梢詷O大地縮小路由表的規(guī)模，比

如Internet上的路由器有只有幾千個裘目，而不會

是超過100萬個表目。

-IP路由選擇是逐跳(hop-by-hop)進行的。IP并不

知道到達任何目的的完整路徑。所有的IP路由選擇

只為數(shù)據(jù)報傳輸提供下一站路由器的IP地址。

-只有最后一個Router知道目的主機的是否可用，需

要為Router安排方法向源主機來報告問題

一路由可能不對稱

?A->B和B->A路徑可能不一致

ZhangDongyanTCP/IPProtocols35

4.2IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)

副數(shù)據(jù)包處理過程示意圖

工p節(jié)點

到達的數(shù)據(jù)包發(fā)出的數(shù)據(jù)包

ZhangDongyanTCP/IPProtocols36

有關(guān)路由表的^一些命令

鼠Route

-Routeprint--用于顯示路由表中的當前項目

-routeadd--添加路由。添加目標為10.41.0.0,子網(wǎng)

掩碼為255.255.0.0,下一個躍點地址為10.27.0.1,

躍點數(shù)為7的路由：

routeadd10.41.0.0mask255.255.0.010.27.0.1metric7

-routechange一修改現(xiàn)有路由。，等目標為10.41.0.0,

子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0的路由的下一個躍點地址由

10.27.0.1更改為10.27.0.25：

routechange10.41.0.0mask255.255.0.010.27.0.25

-routedelete—刪除路由。刪除目標為10.41.0.0,

子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0的路由：

routedelete10.41.0.0mask255.255.0.0

ZhangDongyanTCP/IPProtocols37

有關(guān)路由表的^一些命令

國Netstat

-用于顯示與IP、TCP、UDP和ICMP協(xié)議相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)

據(jù)，用于檢驗本機各端口的網(wǎng)絡連接情況。

-使用時如果不帶參數(shù)，netstat顯示活動的TCP連接

-netstat-s一能夠按各個協(xié)議分別顯示其統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

如果你的應用程序(如Web瀏覽器)運行速度比較

慢，或者不能顯示W(wǎng)eb頁之類的數(shù)據(jù)，那么你就可

以用本選項來查看一下所顯示的信息。

-netstat-a一本選項顯示一個所有的有效連接信息

列表，包括已建立的連接(ESTABLISHED),也包

括監(jiān)聽連接請求(LISTENING)的那些連接。

-netstat-n--顯示所有已建立的有效連接。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols38

有關(guān)路由表的^一些命令

fIPConfig(WinIPcfg)

-顯示當前的TCP/IP配置的設置值。這些信息一般用

來檢驗人工配置的TCP/IP設置是否正確。

-ipconfig--不帶任何參數(shù)選項，為每個已經(jīng)配置了

宿接口顯示IP危址、字網(wǎng)掩碼和缺省網(wǎng)關(guān)值。

-ipconfig/all--當使用all選項時，IPConfig能為

DNS和WINS服務器顯示它已配置且所要使用的附加

信息(如IP地址等)，并且顯示內(nèi)置于本地網(wǎng)卡中

的物理地址(MAC)。

副Tracert(Pathping)

-顯示到達目標的路徑，使用很簡單，只需要在

tracert后面跟一個IP地址或URL。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols39

4.3路由協(xié)議一路由器

鼠Internet可以看作是由許多路由器互連在一起的網(wǎng)絡,

而每個計算機則連在其中的一個路由器上。由此，對

分組信息的分發(fā)與捕獲功能由路由器來完成。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols40

4.3路由協(xié)議一路由器

i連接不同類型的網(wǎng)絡并完成協(xié)議轉(zhuǎn)換

-Internet所面對的是各種不同類型的網(wǎng)絡，各網(wǎng)之

間需要進行橋接

-不同的網(wǎng)絡運行的是不同的通信協(xié)議，需要轉(zhuǎn)換

鼠路由搜索與選擇

-在Inteimet范圍內(nèi)采用的是網(wǎng)狀自由聯(lián)接，信息發(fā)

送不能采用廣播方式，因此需要進行路由選擇。常

見的路由搜索方式是距離向量路由協(xié)議與鏈路狀態(tài)

路由協(xié)議兩神。

融網(wǎng)絡管理和安全

--^個網(wǎng)絡如果確定一個或有限個出入口，可以通過

限制出入的方式對內(nèi)部網(wǎng)絡進行保護。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols41

4.3路由協(xié)議

凰路由協(xié)議在協(xié)議棧中的位置

應用層

傳輸層路由

網(wǎng)絡層物理層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋模型

物理層

分層模型

路由器模型

ZhangDongyanTCP/IPProtocols42

Internet路由選擇的兩種形式

鼠靜態(tài)路由選擇

-根據(jù)系統(tǒng)啟動時初始化的路由表

-不再修改

窗動態(tài)路由選擇

-根據(jù)系統(tǒng)啟動時初始化的路由表

-路由選擇協(xié)議獲得路由并更新路由表

一路由表可能會不斷改變

ZhangDongyanTCP/IPProtocols43

Internet路由選擇的兩種形式

Nrt_Nexth”

128.10.0.0^255.255.0,0direct

defaurt~-100

向

-仗用略出傳播切、議

ZhangDongyanTCP/IPProtocols44

Internet路由選擇的兩種形式

鼠路由傳播的示意圖

-每個Router通告它的鄰居自己所能到達的

網(wǎng)絡的連接信息

Net1

GHitcdfryown"by-----

『ISPj⑻V、R

cdby2

ISPtscustotner

Net2Net3

ZhangDongyanTCP/IPProtocols45

4.3路由協(xié)議

鼠路由信息交換的含義

-每個Router運行路由選擇軟件

-獲得其他Routers所能到達的目的地的信息

-通知其他Routers自己所能到達的目的地信

息

-路由選擇軟件使用獲得的信息不斷的更新

Router的路由選擇表

ZhangDongyanTCP/IPProtocols46

4.3路由協(xié)議

副自治系統(tǒng)一AutonomousSystem

-處于一個管理機構(gòu)控制下的網(wǎng)絡和路由器

的集合

-靈活可變，人為定義

-直覺上:校園網(wǎng)、醫(yī)院網(wǎng)等等

-需要AS是因為沒有一個路由選擇協(xié)議可以

覆蓋整個Internet

-每個AS選擇一個RoutingProtocol

ZhangDongyanTCP/IPProtocols47

自治系統(tǒng)(AS)、區(qū)域及網(wǎng)絡(NW)

解每個AS都有一個唯一的編號

-編號范圍「65535,其中「65411是注冊的編號，其余

的為專用網(wǎng)絡編號

---個大的AS經(jīng)常劃分為幾個較小的路由域

ZhangDongyanTCP/IPProtocols48

4.3路由協(xié)議

鼠Internet路由選擇協(xié)議的分類

-內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)

?自治系統(tǒng)內(nèi)的路由協(xié)議

?目的地位于AS內(nèi)部

-外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP)

?用于自治系統(tǒng)之間的路由選擇

?目的地跨越Internet

副路由選擇協(xié)議的準則

一路由協(xié)議能按照不同的路由準則為用戶的通信數(shù)據(jù)

選擇最適當?shù)膫鬏斅窂?如最小成本路由等等

-以下3個約束條件是所有準則必需考慮的

?時延、吞吐率、連接性

ZhangDongyanTCP/IPProtocols49

4.3路由協(xié)議

鼠IGP/EGP的使用范圍

自治系統(tǒng)號：

匐路由《畬愈?和靖攵據(jù)藐卜部網(wǎng)關(guān)協(xié)議200

(EGP)：BGP

/地utry嶺由

Rv?U

l>atuJGRPmcx

。，黏RP

OSPF

ZhangDongyanTCP/IPProtocols50

4.3路由協(xié)議

鼠路由搜索協(xié)議的類型

-距離向量協(xié)議

?最小跳距

?距離-＞跳距；向量-＞地址

-鏈路狀態(tài)協(xié)議

?每條鏈路有一個狀態(tài)值

?路由選擇的標準是構(gòu)成該路徑的所有鏈路

的度量總和最小

ZhangDongyanTCP/IPProtocols51

距離向量路由協(xié)議

副距離向量路由協(xié)議遵從以下幾個基本原則：

—每一個節(jié)點具有最基本的永久性信息，用于記錄其

虬址和辨識與之相連接的鏈路；

-每個節(jié)點都定時向鄰接節(jié)點廣播其自身的路由信息,

同時也接收鄰接節(jié)點廣播來的路由信息；

-接收鄰接節(jié)點的路由信息后，依據(jù)該路由信息更新

本地路由信息；更新方法是對于沒有的節(jié)點項則創(chuàng)

建一個并在其距離向量之上加一，已存在的節(jié)點項

則需比較一下兩者那個更大，較小的一個羽1會留下

-整個計算采用的是分布式算法，幾個節(jié)點獨立計算,

直到收斂為止。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols52

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議

融鏈路狀態(tài)路由協(xié)議遵從以下規(guī)則：

-每個節(jié)點均維持一個網(wǎng)絡圖的副本，并定時更新；

-網(wǎng)絡圖以數(shù)據(jù)庫的形式表示，庫中記錄每個節(jié)點與

其相鄰節(jié)點的連接情況；

-庫的更新是以廣播的方式實現(xiàn)，即每個節(jié)點收到一

個路由廣播報文，接收后再向其它鏈路廣播。

-為防止一個廣播路由信息無限制地在網(wǎng)上傳送，每

個廣播報文需要給一個編號，一旦一個節(jié)點再次收

到了一個針對同一個路由信息且編號相同的報文時

則銷毀而不再對外廣播。

ZhangDongyanTCP/IPProtocols53

最短路徑算法-SPF

鼠網(wǎng)絡中的每個路徑均按最小成本準則分

配相應的權(quán)重

副每個節(jié)點有一個標簽，記錄了自己到源節(jié)

點的度量值（初始時為8）

鼠每個節(jié)點對與其相鄰節(jié)點的關(guān)系進行檢

查,從源節(jié)點開始作為第'一個工作節(jié)點

解在下一次迭代運算中，距離工作節(jié)點最近

的節(jié)點成為新的工作節(jié)點，直到檢查了數(shù)

據(jù)庫中所看節(jié)點為止

ZhangDongyanTCP/IPProtocols54

最短路徑算法-SPF

節(jié)點A為源節(jié)點

7

OO

廓通過查詢LSA數(shù)據(jù)庫，節(jié)點B和C被加入到當前工作節(jié)點

集

邸經(jīng)過檢查鏈路度量較小的節(jié)點修成為新的工作節(jié)點，C

變?yōu)楣ぷ鞴?jié)點

ZhangDongyanTCP/IPProtocols55

最短路徑算法-SPF

C成為工作節(jié)點

鼠到目前，已經(jīng)知道從A到C、B、D、E、I的“最短路徑”

目但隨著工作節(jié)點的變化“最短路徑”也會發(fā)生變化

ZhangDongyanTCP/IPProtocols56

最短路徑算法-SPF

D成為工作節(jié)點

f如果某個節(jié)點的標簽與其鄰接節(jié)點鏈路度量之和小于該鄰接節(jié)點

一的標簽值，則說明找到了一個到達源節(jié)點的更短路徑

f節(jié)點A和B之間還有更佳的路徑,A->C->D->B,度量值為7

-跳距多不一定意味著鏈路度量值大

f重復上述過程,最后每個節(jié)點標簽反映的就是它與源節(jié)點之間具

」看最小成本的路徑

ZhangDongyanTCP/IPProtocols57

最短路徑算法-SPF

節(jié)點A的路由拓撲

(4)(8)(6)

f帶括號的數(shù)字表示了該節(jié)點在生成樹中的選擇

順序

ZhangDongyanTCP/IPProtocols58

構(gòu)造生成樹的過程

副所有節(jié)點彼此相連

鼠不存在環(huán)路

ZhangDongyanTCP/IPProtocols59

路由信息的跨域傳播

目標=跳即

AE,經(jīng)由C

8=2，經(jīng)由C

6=0，經(jīng)山C、

D=1,經(jīng)由C

E=1，經(jīng)山C

F=2，經(jīng)山C

6=2，經(jīng)由Cf路由器C和路由器X分別為路由域1和2的邊

界路由器

i路由器X利用C的路由表獲得RD1內(nèi)各節(jié)點的

可達性信息

f路由器X不關(guān)心C如何獲得這些信息

ZhangDongyanTCP/IPProtocols60

路由信息的跨域傳播

jg

RouterC的路由表

目標=跳距

A=l,經(jīng)山C

8=2，經(jīng)由C、/

GO,經(jīng)由C

D二1辭由C、

EE,經(jīng)山C

心8.經(jīng)山c

6=2，經(jīng)由C副設路由器F和路由器K也可以同時交換路

由信息

f設E和F之間鏈路中斷，C則更改路由表，

并且將更改之后的消息發(fā)給X

ZhangDongyanTCP/IPProtocols61

路由信息的跨域傳播

Jr

RouterC的路由表

1一|標=跳距

A=l,經(jīng)由C

8=2降由C/

C=0，經(jīng)由C

b=l/HbC、

E=1,經(jīng)由C

F=3,經(jīng)由C

(5=2，經(jīng)由C副但路由器X通過和K交換信息知道有更

好的到達F的路徑：X->K->F

f該信息從X傳回c,c則相應更新自己的

路由表

ZhangDongyanTCP/IPProtocols62

因特網(wǎng)主要路由協(xié)議

1類型副變化:對變化的處理能力

-D-V距離向量-D:動態(tài)

-L-S鏈路狀態(tài)-P:部分通告

f路徑一通告的路徑數(shù)值-F:全路由表通告

解聚合一地址聚合能力

f鄰居一發(fā)現(xiàn)鄰居的能力以

及問候（he及o）能力解非對稱一兩個方向上度量不同

ZhangDongyanTCP/IPProtocols63

4.4差錯報告機制ICMP

副Internet上的差錯

-可能的差錯

?通信線路、處理器、目的主機關(guān)機

?數(shù)據(jù)報生命期變?yōu)閛

?Router擁塞等等

-對于同一個網(wǎng)絡

?可以利用特殊硬件來報告錯誤

-對于互聯(lián)網(wǎng)絡

?發(fā)送方很難判斷傳送失敗的原因，如錯誤發(fā)生在

麻里

?IP協(xié)議本身沒有處理錯誤的機制

ZhangDongyanTCP/IPProtocols64

4.4差錯報告機制ICMP

?InternetControlMessageProtocol-ICMP

副當出現(xiàn)發(fā)送不能進行的網(wǎng)絡問題時，提供IP設

備交換關(guān)于問題信息的服務

鼠用于Router向其他Router或主機發(fā)送差錯或控

制報文

鼠IP協(xié)議的一部分,二者相互依賴

-ICMP利用IP傳遞信息

-IP利用ICMP發(fā)送差錯與控制信息

解使用者

-Router

-主機

ZhangDongyanTCP/IPProtocols65

差錯報告與差錯改正

鼠ICMP是一個差錯報告機制，但并沒有指定對錯

誤所應采取的措施（交給應用程序或其他協(xié)議

處理）

副ICMP只與源主機進行通信

-IP數(shù)據(jù)報中只有源主機和目的主機IP

-Router沒有全局的路由知識，不知道數(shù)據(jù)報

所走過的路徑

-Router不能悄悄丟棄數(shù)據(jù)報，而是利用ICMP

報告錯誤，由高層協(xié)議或管理員來處理問題

ZhangDongyanTCP/IPProtocols66

ICMP報告的錯誤類型

iIP數(shù)據(jù)報的發(fā)送可能失敗

副根據(jù)失敗的原因，ICMP決定是否報告

鼠兩種失敗

-暫時性失敗

?如校驗和錯誤,發(fā)送者可能會發(fā)現(xiàn)（根據(jù)上層協(xié)議的可靠性

機制）這個失敗,并重發(fā)

?一個包不太可能重復出現(xiàn)同樣的問題

?忽略之

-半永久性失敗

?如無效的目的IP地址、TTL為0等等

?需要立即向發(fā)送源報告,說明出現(xiàn)了重要問題

ZhangDongyanTCP/IPProtocols67

ICMP消息的處理

副接收者收到ICMP消息,監(jiān)測消息內(nèi)容并送到合

適的協(xié)議進一步處理

-ICMP協(xié)議自身、IP

-大部分由傳輸協(xié)議（TCP、UDP）處理

副什么時候不能發(fā)送ICMP消息？

-另外一個ICMP消息（除設備響應ICMP查詢消息外）

-任意一種IGMP消息（保證較小的通信量）

-目的IP地址為廣播或多播地址的IP數(shù)據(jù)報（但ICMP

查詢可以發(fā)送到廣播地址）

-沒有說明源地址的數(shù)據(jù)報（全0、回路地址、廣播

或多播地址）

-任何一■個IP數(shù)據(jù)報的分段（第一■個分段除外）

ZhangDongyanTCP/IPProtocols68

ICMP報文的傳送

副兩級封裝ICMPHdrICMPDaraArea

IPHeaderIPDataArea

凰I一些問題1FrameHeaderFrameData

-ICMP報文有沒有優(yōu)先級?是否有特別的可靠

措施？

-如果攜帶ICMP報文的IP數(shù)據(jù)報出現(xiàn)差錯怎

么辦？

-為什么利用IP數(shù)據(jù)報傳遞信息而不直接用

數(shù)據(jù)幀？

ZhangDongyanTCP/IPProtocols69

ICMP報文的傳送

鼠問題的說明

-ICMP消息封裝在IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分，隨IP數(shù)據(jù)報

在網(wǎng)上轉(zhuǎn)發(fā)的。由于IP數(shù)據(jù)報是不可靠傳輸?shù)?，?/p>

此ICMP消息的傳輸也是不可靠。

-為避免出現(xiàn)有關(guān)差錯報文的差錯報文，規(guī)定如果包

含ICMP報錯消息的IP數(shù)據(jù)報出錯，則不再產(chǎn)生新的

ICMP消息

-一般不把ICMP作為高層協(xié)議，而只作為IP必須的一

個部分，之所以把ICMP消息封裝在IP數(shù)據(jù)報中，只

是因為回送ICMP消息需要跨越多個物理網(wǎng)絡，因而

不可能在物理層傳送

ZhangDongyanTCP/IPProtocols70

ICMP報文格式

?ICMP有一個預先定義好的消息集合,每個消息都提供專

用的功能

f根據(jù)報告消息的功能不同，有不同類型的ICMP報文

?都以相同的如下三個字段開頭

8816________

TYPECODE校驗和

具體內(nèi)容（隨消息類型而變）

-TYPE-報文類型

-CODE-報文類型的進步消息

ZhangDongyanTCP/IPProtocols71

4.4差錯報告機制ICMP

鼠ICMP報文的類別

-差錯報文

?包含出錯的數(shù)據(jù)報的頭部

?前64bit數(shù)據(jù)

?包含這兩項的原因是使源主機能更準確地判斷該

IP報是由哪種上層協(xié)議以及哪一個應用程序發(fā)送

的（因為TCP/IP的上層協(xié)議通常把關(guān)鍵信息編碼

放在前64位，如端口號）

-信息報文

ZhangDongyanTCP/IPProtocols72

4.4差錯報告機制ICMP

鼠ICMP消息類型

類型字段ICMP消息類型

0EchoReply

3目的不可達

4源站抑制

5重定向（改變路由）

8EchoRequest

11數(shù)據(jù)報超時

12數(shù)據(jù)報參數(shù)出錯

13時間戳請求

14時間敲響應

15信息請求（已廢棄）

16信息響應（已廢棄）

17地址掩碼請求

18地址掩碼響應

ZhangDongyanTCP/IPProtocols73

DestinationUnreachable錯誤消息

國NetworkUnreachable

-報告Router的路由表中找不到通往目的網(wǎng)絡的路徑

?試圖連接一個私有網(wǎng)絡地址

,路由表被破壞

,過時的Router

-源系統(tǒng)和目的系統(tǒng)之間所有的Router都會產(chǎn)生該錯

、口

1天

-只是說明出現(xiàn)了暫時性的路由錯誤（短期、可修復）

國PortUnreachable

-目的主機上特定目的端口號不可使用

?客戶試圖連接某個服務器的應用程序，而服務器沒有安裝

該應用程序或沒有使用客戶期望的端口號

-幾乎都由UDP產(chǎn)生

ZhangDongyanTCP/IPProtocols74

DestinationUnreachable錯誤消息

國HostUnreachable

-IP數(shù)據(jù)報不能發(fā)送到最終的目的系統(tǒng)

國ProtocolUnreachable

-目的系統(tǒng)的特定傳輸協(xié)議不可達

國SourceRouteFailed

-路由器不能把包發(fā)送到該數(shù)據(jù)報SourceRouteIP

Option字段中指定的下一跳路由器

國DestinationNetworkUnknown

-目的網(wǎng)絡根本不存在（有確切的證據(jù)）

國DestinationHostUnknown

-目的主機確實不存在（證據(jù)）

ZhangDongyanTCP/IPProtocols75

4.4差錯報告機制ICMP

解所有DestinationUnreachable錯誤消息

必須發(fā)送到引發(fā)這個錯誤的傳輸層

—“軟失敗”，如Networkunreachable,傳輸

層不應該取消該連接,若連接因該錯誤失敗,

則錯誤向上報告給應用層協(xié)議進而通知用戶

-“硬失敗"，如Networkunknown,則取消連

接

ZhangDongyanTCP/IPProtocols76

4.4差錯報告機制ICMP