第五章網(wǎng)絡(luò)層

1、1計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院課前思考課前思考 在一個錯綜復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，在一個錯綜復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，報(bào)文分組是如何從一個結(jié)點(diǎn)報(bào)文分組是如何從一個結(jié)點(diǎn)傳遞到另一個結(jié)點(diǎn)？如何選擇傳遞到另一個結(jié)點(diǎn)？如何選擇傳輸路徑？如何控制擁塞問題傳輸路徑？如何控制擁塞問題等？等？第五章第五章 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 路由選擇路由選擇擁塞控制擁塞控制異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)層要解決主要問題：網(wǎng)絡(luò)層要解決主要問題：在數(shù)據(jù)鏈路層的支持下，為傳輸層提供在數(shù)據(jù)鏈路層的支持下，為傳輸層提供源源/目的主機(jī)間的報(bào)文分組傳輸服務(wù)。目的主機(jī)間的報(bào)文分組傳輸服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層功能2計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院本章

2、內(nèi)容本章內(nèi)容5.1 電路交換和分組交換電路交換和分組交換5.1.1 電路交換電路交換5.1.2 分組交換分組交換 5.2 虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)虛電路和數(shù)據(jù)報(bào) 5.2.1 虛電路虛電路5.2.2 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 5.2.3 數(shù)據(jù)與虛電路的比較數(shù)據(jù)與虛電路的比較5.3 路由選擇路由選擇5.3.1 靜態(tài)策略靜態(tài)策略 5.3.2 動態(tài)策略動態(tài)策略 5.4 路由協(xié)議簡介路由協(xié)議簡介 5.4.1路由信息協(xié)議（路由信息協(xié)議（RIP）5.4.2開放最短路由優(yōu)先協(xié)議開放最短路由優(yōu)先協(xié)議（OSPF）5.4.3邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）5.5 IP協(xié)議協(xié)議5.5.1 概述概述5.5.2 IP分組格式分組格式 5.

3、5.3 IP地址地址5.5.4 Internet控制協(xié)議控制協(xié)議5.5.5 IP子網(wǎng)子網(wǎng)3計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1 電路交換和分組交換電路交換和分組交換結(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)交換方式主要有以下三種：結(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)交換方式主要有以下三種：電路交換電路交換分組交換分組交換信元交換信元交換4計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.1 電路交換電路交換 電路交換方式起源于電話系統(tǒng)。電路交換方式起源于電話系統(tǒng)。 電話系統(tǒng)包括三個階段：電話系統(tǒng)包括三個階段：打電話時，電話系統(tǒng)的交換機(jī)為通話雙方選擇并建打電話時，電話系統(tǒng)的交換機(jī)為通話雙方選擇并建立一條物理通路，立一條物理通路，通話過程中，通信雙方一直占用這條

4、物理通道，語通話過程中，通信雙方一直占用這條物理通道，語言信號數(shù)據(jù)通過該通道傳給對方；言信號數(shù)據(jù)通過該通道傳給對方；當(dāng)通話完畢時，一方掛機(jī)，釋放該通路。當(dāng)通話完畢時，一方掛機(jī)，釋放該通路。5計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院電路交換三個階段電路交換三個階段建立電路建立電路在傳送數(shù)據(jù)之前，由發(fā)送方發(fā)出建立電路請求，在傳送數(shù)據(jù)之前，由發(fā)送方發(fā)出建立電路請求，交換機(jī)根據(jù)該請求，設(shè)法選擇一條空閑的信道連交換機(jī)根據(jù)該請求，設(shè)法選擇一條空閑的信道連接到接收方。接到接收方。接收方收到該呼叫后，返回一應(yīng)答信號確認(rèn)本次接收方收到該呼叫后，返回一應(yīng)答信號確認(rèn)本次連接。連接。傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)建立電路連接后，發(fā)送方通過

5、已建立的電路向接建立電路連接后，發(fā)送方通過已建立的電路向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)。收方發(fā)送數(shù)據(jù)。拆除電路拆除電路數(shù)據(jù)傳輸完畢，發(fā)送方或接收方任一方發(fā)出拆線數(shù)據(jù)傳輸完畢，發(fā)送方或接收方任一方發(fā)出拆線信號，終止電路連接，釋放所占用的信道資源。信號，終止電路連接，釋放所占用的信道資源。6計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院電路交換優(yōu)缺點(diǎn)電路交換優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)實(shí)時性，可靠性好。實(shí)時性，可靠性好。缺點(diǎn)缺點(diǎn)信道利用率低。信道利用率低。7計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.1.2 分組交換分組交換 報(bào)文報(bào)文一份完整的信息稱為一個報(bào)文。一份完整的信息稱為一個報(bào)文。分組（分組（Packet）報(bào)文分組的簡稱，又叫信息包，將報(bào)文

6、劃分為若報(bào)文分組的簡稱，又叫信息包，將報(bào)文劃分為若干格式化信息單位作為網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸單元，干格式化信息單位作為網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸單元，這樣的格式化信息單位稱為報(bào)文分組。這樣的格式化信息單位稱為報(bào)文分組。分組的一般格式分組的一般格式 為了提高信道的利用率，降低通信費(fèi)用，為了提高信道的利用率，降低通信費(fèi)用，1964年年Baran首次提出了分組交換的概念，并于首次提出了分組交換的概念，并于1969年首次在年首次在ARPNET上采用分組交換技術(shù)。上采用分組交換技術(shù)。分組序列分組序列源地址源地址目的地址目的地址分組類型分組類型控制信息控制信息長度長度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)8計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院分組交換分組

7、交換基本原理基本原理 將一份完整的報(bào)文劃分為若干組，每個分組以存儲將一份完整的報(bào)文劃分為若干組，每個分組以存儲/轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)方式獨(dú)立的從源結(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康慕Y(jié)點(diǎn)，目的結(jié)點(diǎn)收到這些方式獨(dú)立的從源結(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康慕Y(jié)點(diǎn)，目的結(jié)點(diǎn)收到這些分組重新組裝成原報(bào)文。分組重新組裝成原報(bào)文。 特點(diǎn)特點(diǎn)化整為零化整為零存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)使多路數(shù)據(jù)能夠復(fù)用一條鏈路，提高鏈路的利用率。使多路數(shù)據(jù)能夠復(fù)用一條鏈路，提高鏈路的利用率。有利于差錯控制。有利于差錯控制。減少結(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)容量。減少結(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)容量。缺點(diǎn)缺點(diǎn)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時，會導(dǎo)致分組傳輸延遲增加，盡管對傳輸?shù)漠?dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時，會導(dǎo)致分組傳輸延遲增加，盡管對傳輸?shù)奈谋疚募M(jìn)

8、制文件影響并不大，但對流媒體影響較大。文本文件，二進(jìn)制文件影響并不大，但對流媒體影響較大。 9計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2 虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)虛電路和數(shù)據(jù)報(bào) 分組交換技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)方式分組交換技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)方式 虛電路虛電路數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)10計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2.1 虛電路虛電路主機(jī)主機(jī)H HA A要和要和H HC C進(jìn)行數(shù)據(jù)交換進(jìn)行數(shù)據(jù)交換首先主機(jī)首先主機(jī)HA向向HC發(fā)一虛呼叫（虛電路連接請求），該虛呼叫選擇一發(fā)一虛呼叫（虛電路連接請求），該虛呼叫選擇一條適當(dāng)?shù)穆窂絺魉偷綏l適當(dāng)?shù)穆窂絺魉偷紿c,記下沿途所經(jīng)過的路程作為虛電路，如記下沿途所經(jīng)過的路程作為虛電路，如HA-A

9、-E-B-C-Hc，并給其賦一個虛電路號，并給其賦一個虛電路號VC1。如果如果Hc準(zhǔn)備就緒，則發(fā)一響應(yīng)給準(zhǔn)備就緒，則發(fā)一響應(yīng)給HA，HA收到該響應(yīng)，則虛電路收到該響應(yīng)，則虛電路VC1已建立完畢。已建立完畢。HA和和HC的數(shù)據(jù)交換必須通過該虛電路進(jìn)行。的數(shù)據(jù)交換必須通過該虛電路進(jìn)行。數(shù)據(jù)交換完畢，則釋放虛電路數(shù)據(jù)交換完畢，則釋放虛電路。 A B CD E HAHCHDVC111計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院通信前發(fā)送方和接收方之間必須建立連接（虛電通信前發(fā)送方和接收方之間必須建立連接（虛電路），所以虛電路是面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。路），所以虛電路是面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。虛電路只是一種邏輯電路，而不是

10、真正的物理電虛電路只是一種邏輯電路，而不是真正的物理電路。報(bào)文分組在虛電路上傳輸不像再物理線路上路。報(bào)文分組在虛電路上傳輸不像再物理線路上那樣中暢通無阻。而是要中間節(jié)點(diǎn)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)。那樣中暢通無阻。而是要中間節(jié)點(diǎn)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)。一條鏈路上允許建立多個虛電路。一條鏈路上允許建立多個虛電路。一旦虛電路建立完畢，本地通信的所有分組必須一旦虛電路建立完畢，本地通信的所有分組必須經(jīng)過該虛電路進(jìn)行。因此，虛電路能夠保證分組經(jīng)過該虛電路進(jìn)行。因此，虛電路能夠保證分組的順序接收。的順序接收。僅當(dāng)建立虛電路時需要源僅當(dāng)建立虛電路時需要源/目的結(jié)點(diǎn)地址，數(shù)據(jù)分目的結(jié)點(diǎn)地址，數(shù)據(jù)分組需分配一個虛電路號而無須源組需分配一個

11、虛電路號而無須源/目的結(jié)點(diǎn)地址。目的結(jié)點(diǎn)地址。虛電路特征虛電路特征 12計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 A B CD E HAHCHDVC1VC2一條鏈路上允許建立多個虛電路。如一條鏈路上允許建立多個虛電路。如VC1和和VC2共同復(fù)用了共同復(fù)用了BC鏈路。鏈路。虛呼叫沿途經(jīng)過每一結(jié)點(diǎn)要向該結(jié)點(diǎn)提出請求，任一結(jié)虛呼叫沿途經(jīng)過每一結(jié)點(diǎn)要向該結(jié)點(diǎn)提出請求，任一結(jié)點(diǎn)拒絕請求（由于資源不足），均導(dǎo)致虛電路建立失敗點(diǎn)拒絕請求（由于資源不足），均導(dǎo)致虛電路建立失敗13計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2.2 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) 數(shù)據(jù)報(bào)無需建立連接，每個報(bào)文分組攜帶完數(shù)據(jù)報(bào)無需建立連接，每個報(bào)文分組攜帶完整的源

12、整的源/目的地址，獨(dú)立的選擇路徑，通過不目的地址，獨(dú)立的選擇路徑，通過不同的路徑到達(dá)目的主機(jī)同的路徑到達(dá)目的主機(jī) A B CD E HAHCHD14計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院數(shù)據(jù)報(bào)的特征數(shù)據(jù)報(bào)的特征無需建立連接就可傳輸報(bào)文分組，因此數(shù)無需建立連接就可傳輸報(bào)文分組，因此數(shù)據(jù)報(bào)稱為無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。據(jù)報(bào)稱為無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。不同的報(bào)文分組可以通過不同的路由到達(dá)不同的報(bào)文分組可以通過不同的路由到達(dá)目的主機(jī)，先發(fā)出的分組未必先，因此數(shù)目的主機(jī)，先發(fā)出的分組未必先，因此數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)不能保證報(bào)文分組順序接收。據(jù)報(bào)服務(wù)不能保證報(bào)文分組順序接收。每個報(bào)文分組攜帶完整的源每個報(bào)文分組攜帶完整的源/目的地址，獨(dú)目

13、的地址，獨(dú)立的選擇路徑立的選擇路徑15計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.2.3 數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路的比較數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路的比較 數(shù)據(jù)報(bào)子網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)子網(wǎng)虛電路子網(wǎng)虛電路子網(wǎng)延時延時分組傳輸延時分組傳輸延時電路建立，分組傳輸延時電路建立，分組傳輸延時路由選擇路由選擇每個分組單獨(dú)選擇路由每個分組單獨(dú)選擇路由建立虛電路時選擇路由，以后建立虛電路時選擇路由，以后所有分組都使用該路由所有分組都使用該路由狀態(tài)信息狀態(tài)信息子網(wǎng)無需保存狀態(tài)信息子網(wǎng)無需保存狀態(tài)信息每個每個結(jié)結(jié)點(diǎn)要保存一張?zhí)撾娐繁睃c(diǎn)要保存一張?zhí)撾娐繁淼刂返刂访總€分組包括源和目的的完每個分組包括源和目的的完整地址整地址每個分組含有一個短的虛電路每個分組含

14、有一個短的虛電路號號結(jié)點(diǎn)失敗結(jié)點(diǎn)失敗的影響的影響除了在崩潰時正在該結(jié)點(diǎn)處除了在崩潰時正在該結(jié)點(diǎn)處理的分組都丟失外，無其他理的分組都丟失外，無其他影響影響所有經(jīng)過失效所有經(jīng)過失效結(jié)結(jié)點(diǎn)的虛電路都點(diǎn)的虛電路都要被終止要被終止擁塞控制擁塞控制難難如果有足夠的緩沖區(qū)分配給已如果有足夠的緩沖區(qū)分配給已經(jīng)建立的虛電路，則容易控制經(jīng)建立的虛電路，則容易控制16計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3 路由選擇路由選擇無論是虛電路，還是數(shù)據(jù)報(bào)都要進(jìn)行路由選擇。無論是虛電路，還是數(shù)據(jù)報(bào)都要進(jìn)行路由選擇。虛電路：需要一次路由選擇虛電路：需要一次路由選擇數(shù)據(jù)報(bào)：每個分組要進(jìn)行路由選擇。數(shù)據(jù)報(bào)：每個分組要進(jìn)行路由選擇。

15、 路由選擇路由選擇根據(jù)某種策略，選擇一條最佳的路徑到達(dá)目的主根據(jù)某種策略，選擇一條最佳的路徑到達(dá)目的主機(jī)，對路由器而言，機(jī)，對路由器而言， 路由選擇實(shí)質(zhì)上是選擇最佳路由選擇實(shí)質(zhì)上是選擇最佳輸出端口。輸出端口。分類分類靜態(tài)策略靜態(tài)策略動態(tài)策略動態(tài)策略17計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3.1 靜態(tài)策略靜態(tài)策略 擴(kuò)散法（洪泛法）擴(kuò)散法（洪泛法）當(dāng)結(jié)點(diǎn)收到一個分組后，把該分組向除進(jìn)來的鏈路外的當(dāng)結(jié)點(diǎn)收到一個分組后，把該分組向除進(jìn)來的鏈路外的所有其他鏈路轉(zhuǎn)發(fā)，結(jié)果至少有一個分組以最快的速度所有其他鏈路轉(zhuǎn)發(fā)，結(jié)果至少有一個分組以最快的速度到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)。到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)。問題：擴(kuò)散過程產(chǎn)生大量重復(fù)分組，導(dǎo)

16、致網(wǎng)絡(luò)無法運(yùn)行。問題：擴(kuò)散過程產(chǎn)生大量重復(fù)分組，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無法運(yùn)行。解決措施：解決措施： 每個分組設(shè)置一個下跳數(shù)字段，每經(jīng)過一個結(jié)點(diǎn)，下跳數(shù)減每個分組設(shè)置一個下跳數(shù)字段，每經(jīng)過一個結(jié)點(diǎn)，下跳數(shù)減1，當(dāng)下跳數(shù)為當(dāng)下跳數(shù)為0時，丟棄該分組。時，丟棄該分組。按某種固定的規(guī)則進(jìn)行路由選擇，不隨網(wǎng)絡(luò)流量和拓按某種固定的規(guī)則進(jìn)行路由選擇，不隨網(wǎng)絡(luò)流量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化而變化撲結(jié)構(gòu)變化而變化18計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院固定式路由選擇固定式路由選擇每個結(jié)點(diǎn)保存一張固定的路由表，當(dāng)某一分組到達(dá)時，每個結(jié)點(diǎn)保存一張固定的路由表，當(dāng)某一分組到達(dá)時，根據(jù)分組的目的結(jié)點(diǎn)，在路由表中找到其對應(yīng)的輸出根據(jù)分組的目的結(jié)點(diǎn)，

17、在路由表中找到其對應(yīng)的輸出鏈路，然后來分組從該鏈路轉(zhuǎn)發(fā)出去。鏈路，然后來分組從該鏈路轉(zhuǎn)發(fā)出去。 路由表的結(jié)構(gòu)一般包括以下幾個字段：路由表的結(jié)構(gòu)一般包括以下幾個字段：目的目的結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn) 費(fèi)用費(fèi)用最佳輸出鏈路最佳輸出鏈路一般由網(wǎng)管中心根據(jù)最佳路由算法為每個路由產(chǎn)生一般由網(wǎng)管中心根據(jù)最佳路由算法為每個路由產(chǎn)生固定路由表并發(fā)給該結(jié)點(diǎn)。固定路由表一旦生成，固定路由表并發(fā)給該結(jié)點(diǎn)。固定路由表一旦生成，就不再改變，除非網(wǎng)管中心重新生成新的路由表就不再改變，除非網(wǎng)管中心重新生成新的路由表優(yōu)點(diǎn)：簡單優(yōu)點(diǎn)：簡單缺點(diǎn)：無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化缺點(diǎn)：無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化19計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信

18、息學(xué)院最佳路由選擇算法最佳路由選擇算法一般采用最短路徑算法。一般采用最短路徑算法。最短路徑就是指從源到目的結(jié)點(diǎn)所花費(fèi)的最短路徑就是指從源到目的結(jié)點(diǎn)所花費(fèi)的“費(fèi)用費(fèi)用”最小。最小。 “費(fèi)用費(fèi)用”的含義非常廣泛，可以是距離、平的含義非常廣泛，可以是距離、平均通信量、延遲、下跳數(shù)等。均通信量、延遲、下跳數(shù)等。將網(wǎng)絡(luò)看成連通圖，每條鏈路以其將網(wǎng)絡(luò)看成連通圖，每條鏈路以其“費(fèi)用費(fèi)用”為權(quán)值，通過為權(quán)值，通過Dijkstra最短路徑算法求出任最短路徑算法求出任意兩個結(jié)點(diǎn)之間的最短距離。意兩個結(jié)點(diǎn)之間的最短距離。 20計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院BCADE3525494節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)C的路由表的路由表 目的節(jié)

19、點(diǎn)目的節(jié)點(diǎn) 最小費(fèi)用最小費(fèi)用 最佳輸出最佳輸出 A 8 C B B 5 C B C 0 D 2 C D E 7 C D21計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.3.2 動態(tài)策略動態(tài)策略 動態(tài)策略根據(jù)當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和流量的變化來動動態(tài)策略根據(jù)當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和流量的變化來動態(tài)改變路由，又稱為自適應(yīng)路由。態(tài)改變路由，又稱為自適應(yīng)路由。 孤立路由算法。孤立路由算法。集中路由選擇。集中路由選擇。分布路由選擇。分布路由選擇。22計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院孤立路由算法孤立路由算法熱土豆算法熱土豆算法 基本思想：當(dāng)你手里拿著一個燙手的熱土豆時，基本思想：當(dāng)你手里拿著一個燙手的熱土豆時，你一定會想辦法以最快的速

20、度脫手。當(dāng)一個結(jié)點(diǎn)你一定會想辦法以最快的速度脫手。當(dāng)一個結(jié)點(diǎn)收到一個分組后，選擇一條輸出隊(duì)列最短的鏈路收到一個分組后，選擇一條輸出隊(duì)列最短的鏈路盡快的將其轉(zhuǎn)發(fā)出去，而不管目的節(jié)點(diǎn)位于何方。盡快的將其轉(zhuǎn)發(fā)出去，而不管目的節(jié)點(diǎn)位于何方。優(yōu)點(diǎn)：提高鏈路的利用率。優(yōu)點(diǎn)：提高鏈路的利用率。缺點(diǎn)：具有很大盲目性。缺點(diǎn)：具有很大盲目性。改進(jìn)：與固定路由算法混合使用。改進(jìn)：與固定路由算法混合使用。首先根據(jù)固定路由算法選擇可能鏈路，并給這些鏈路首先根據(jù)固定路由算法選擇可能鏈路，并給這些鏈路賦上一定權(quán)值，賦上一定權(quán)值，再根據(jù)鏈路隊(duì)列長度給賦上一定權(quán)值，再根據(jù)鏈路隊(duì)列長度給賦上一定權(quán)值，選擇這兩個權(quán)值和最小的鏈路。

21、選擇這兩個權(quán)值和最小的鏈路。23計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院逆向自學(xué)習(xí)算法逆向自學(xué)習(xí)算法每個分組中包含一個結(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)器，每經(jīng)過一個結(jié)每個分組中包含一個結(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)器，每經(jīng)過一個結(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)器加點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)一個結(jié)點(diǎn)當(dāng)一個結(jié)點(diǎn)R從鏈路從鏈路L收到一個來自源結(jié)點(diǎn)收到一個來自源結(jié)點(diǎn)S的分的分組時，如果結(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)器為組時，如果結(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)器為n，就知道經(jīng)，就知道經(jīng)L到達(dá)到達(dá)S的的路徑的距離不會超過路徑的距離不會超過n。若它以前紀(jì)錄到若它以前紀(jì)錄到S的最短路徑超過的最短路徑超過n時，則將鏈路時，則將鏈路L作為到達(dá)作為到達(dá)S的最短輸出鏈路，紀(jì)錄當(dāng)前最短路徑的最短輸出鏈路，紀(jì)錄當(dāng)前最短路徑長度長度n。

22、經(jīng)過一段時間的自學(xué)習(xí)，結(jié)點(diǎn)經(jīng)過一段時間的自學(xué)習(xí)，結(jié)點(diǎn)R會找到它到其它會找到它到其它結(jié)點(diǎn)的最短路徑及最小距離值。結(jié)點(diǎn)的最短路徑及最小距離值。24計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院逆向自學(xué)習(xí)算法逆向自學(xué)習(xí)算法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)對好消息反應(yīng)靈敏對好消息反應(yīng)靈敏缺點(diǎn)缺點(diǎn)對于壞消息無法了解到（如一條鏈路崩潰）對于壞消息無法了解到（如一條鏈路崩潰） 。改進(jìn)改進(jìn)每隔一段時間每隔一段時間T，刪除這段時間內(nèi)沒有刷新的，刪除這段時間內(nèi)沒有刷新的記錄。記錄。25計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院分布路由選擇分布路由選擇 距離向量路由選擇距離向量路由選擇 (D-V算法算法) 該算法最早在該算法最早在ARPANET中使用，后在中使用

23、，后在Internet及及Novell網(wǎng)中的網(wǎng)中的IPX中使用，即中使用，即RIP協(xié)議協(xié)議.基本思想：每個結(jié)點(diǎn)都保存一張路由表，路由表包基本思想：每個結(jié)點(diǎn)都保存一張路由表，路由表包括三個主要字段，即目的地址，最短距離、最佳輸括三個主要字段，即目的地址，最短距離、最佳輸出鏈路。與固定路由選擇不同的是：相鄰結(jié)點(diǎn)之間出鏈路。與固定路由選擇不同的是：相鄰結(jié)點(diǎn)之間定期交換路由信息（如每隔十秒），并根據(jù)最新路定期交換路由信息（如每隔十秒），并根據(jù)最新路由信息，刷新路由表。由信息，刷新路由表。要交換的路由信息由二元組（要交換的路由信息由二元組（V,D）組成，其中）組成，其中V為為目的地址，目的地址，D為到達(dá)

24、目的地址的距離。又稱距離向量為到達(dá)目的地址的距離。又稱距離向量算法。算法。26計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院目的節(jié)點(diǎn)目的節(jié)點(diǎn)最短距離最短距離最佳輸出最佳輸出A8C BB5C BC0D2C DE7C D 當(dāng)前狀態(tài)結(jié)點(diǎn)當(dāng)前狀態(tài)結(jié)點(diǎn)c 路由表路由表 相鄰結(jié)點(diǎn)相鄰結(jié)點(diǎn)最短距離最短距離目的結(jié)點(diǎn)目的結(jié)點(diǎn) B D A53B07C62D70E52ADE3525394CB 當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)ADE5622175CB 下一周期網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下一周期網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)相鄰結(jié)點(diǎn)發(fā)來的路由信息相鄰結(jié)點(diǎn)發(fā)來的路由信息 27計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院經(jīng)過一個周期后，節(jié)點(diǎn)經(jīng)過一個周期后，節(jié)點(diǎn)C修改步驟如下修改步驟如下:節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)

25、C實(shí)測到達(dá)相鄰結(jié)點(diǎn)實(shí)測到達(dá)相鄰結(jié)點(diǎn)B,D的的“距離距離”。若以鏈路延遲為距離度。若以鏈路延遲為距離度量，量，C向向B,D發(fā)出探測分組，該分組記錄發(fā)出時間和接收時間，那么發(fā)出探測分組，該分組記錄發(fā)出時間和接收時間，那么鏈路延遲就是接收和發(fā)出的時間差。（鏈路延遲就是接收和發(fā)出的時間差。（ C B：6 C D：2）接收相鄰結(jié)點(diǎn)接收相鄰結(jié)點(diǎn)B，D發(fā)來的路由信息發(fā)來的路由信息修改結(jié)點(diǎn)修改結(jié)點(diǎn)C的當(dāng)前路由表。的當(dāng)前路由表。 目的節(jié)點(diǎn)目的節(jié)點(diǎn) 最短距離最短距離 最佳輸出最佳輸出 A5C D B6C B C0 D2C D E4C D下一周期結(jié)點(diǎn)下一周期結(jié)點(diǎn)c 路由表路由表 28計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院

26、A B C D EA B C D E初始時初始時 第第1次交換后次交換后 1 第第2次交換后次交換后 1 2 第第3次交換后次交換后 1 2 3 第第4次交換后次交換后 1 2 3 4 初始時初始時 1 2 3 4第第1次交換后次交換后 3 2 3 4第第2次交換后次交換后 3 4 3 4第第3次交換后次交換后 5 4 5 4第第4次交換后次交換后 5 6 5 6第第5次交換后次交換后 7 6 7 6 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)A加入網(wǎng)絡(luò)的消息（好消息）經(jīng)加入網(wǎng)絡(luò)的消息（好消息）經(jīng)過過4次次,交換路由信息后即可傳遍全網(wǎng)交換路由信息后即可傳遍全網(wǎng) 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)A崩潰的消息（壞消息）要經(jīng)過無崩潰的消息（壞消息）要經(jīng)過無

27、窮次交換才能傳遍全網(wǎng)。這就是距離窮次交換才能傳遍全網(wǎng)。這就是距離向量法的無窮計(jì)數(shù)問題。向量法的無窮計(jì)數(shù)問題。 距離向量法優(yōu)缺點(diǎn)距離向量法優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)A加加入網(wǎng)絡(luò)入網(wǎng)絡(luò)鏈路鏈路AB崩潰崩潰缺點(diǎn)：對網(wǎng)絡(luò)變化需經(jīng)若干周期才能作缺點(diǎn)：對網(wǎng)絡(luò)變化需經(jīng)若干周期才能作出反應(yīng)。特別是對好消息反應(yīng)快，對壞出反應(yīng)。特別是對好消息反應(yīng)快，對壞消息反應(yīng)遲鈍。消息反應(yīng)遲鈍。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算量和交換的信息量較小優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算量和交換的信息量較小29計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院無窮計(jì)數(shù)問題的解決方法無窮計(jì)數(shù)問題的解決方法 規(guī)定足夠大的數(shù)作為無窮大，如規(guī)定足夠大的數(shù)作為無窮大，如RIP規(guī)定無規(guī)定無窮大為窮大為16，負(fù)作用是限制了

28、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，負(fù)作用是限制了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模水平分割法水平分割法基本思想：結(jié)點(diǎn)不向相鄰結(jié)點(diǎn)報(bào)告從該相鄰結(jié)點(diǎn)基本思想：結(jié)點(diǎn)不向相鄰結(jié)點(diǎn)報(bào)告從該相鄰結(jié)點(diǎn)獲取的路由信息獲取的路由信息A B C D E 若鏈路若鏈路AB出現(xiàn)故障，由于出現(xiàn)故障，由于C不會向不會向B報(bào)告到報(bào)告到A的路由，的路由，所以所以B把到把到A的距離置為的距離置為水平分割有時會失敗水平分割有時會失敗 見見P329圖圖7.630計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院從從1979年開始，年開始，ARPANET以及后來的以及后來的Internet的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議由距離向量改為鏈的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議由距離向量改為鏈路狀態(tài)。路狀態(tài)。基本思想：每個結(jié)點(diǎn)定期廣播路由信息，

29、并基本思想：每個結(jié)點(diǎn)定期廣播路由信息，并根據(jù)最新路由信息刷新路由表。根據(jù)最新路由信息刷新路由表。鏈路狀態(tài)路由選擇（鏈路狀態(tài)路由選擇（L-S算法）算法） 31計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院L-S算法主要步驟算法主要步驟發(fā)現(xiàn)鄰居結(jié)點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)鄰居結(jié)點(diǎn)。 當(dāng)一個路由器啟動以后，它的第一個任務(wù)就是當(dāng)一個路由器啟動以后，它的第一個任務(wù)就是要知道誰是它的鄰居結(jié)點(diǎn)。通過向每個端口發(fā)要知道誰是它的鄰居結(jié)點(diǎn)。通過向每個端口發(fā)送特殊的送特殊的HELLO分組來發(fā)現(xiàn)鄰居結(jié)點(diǎn)，收到分組來發(fā)現(xiàn)鄰居結(jié)點(diǎn)，收到HELLO分組的路由器應(yīng)返回一個應(yīng)答來說明它分組的路由器應(yīng)返回一個應(yīng)答來說明它的網(wǎng)絡(luò)地址。的網(wǎng)絡(luò)地址。測量鏈路開銷。測

30、量鏈路開銷。通過發(fā)送一個特殊的通過發(fā)送一個特殊的ECHO分組來實(shí)現(xiàn)，測量分組來實(shí)現(xiàn)，測量其往返時間再除以其往返時間再除以2。32計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 ED A B C2314 252 D序號序號生存期生存期 A 5 B 2 C 1 E 4產(chǎn)生鏈路狀態(tài)分組產(chǎn)生鏈路狀態(tài)分組每個結(jié)點(diǎn)通過實(shí)測相鄰的鏈路開銷，可創(chuàng)建鏈路每個結(jié)點(diǎn)通過實(shí)測相鄰的鏈路開銷，可創(chuàng)建鏈路狀態(tài)分組。狀態(tài)分組。D結(jié)點(diǎn)當(dāng)前鏈路狀態(tài)分組結(jié)點(diǎn)當(dāng)前鏈路狀態(tài)分組D：結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)D產(chǎn)生的鏈路狀態(tài)分組產(chǎn)生的鏈路狀態(tài)分組序號：序號：在在IP協(xié)議中，協(xié)議中，32位，如果一個位，如果一個L-S分組到達(dá)，其序號比最近到達(dá)分組到達(dá)，其序號比最近到達(dá)

31、序號小，則丟棄，以保證結(jié)點(diǎn)收到是最新的序號小，則丟棄，以保證結(jié)點(diǎn)收到是最新的L-S信息信息生存期：生存期：在擴(kuò)散過程中，經(jīng)過一個結(jié)點(diǎn)遞減在擴(kuò)散過程中，經(jīng)過一個結(jié)點(diǎn)遞減1，一旦生存期為，一旦生存期為0，則丟棄。，則丟棄。33計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院L-S算法優(yōu)缺點(diǎn)算法優(yōu)缺點(diǎn)向所有結(jié)點(diǎn)廣播向所有結(jié)點(diǎn)廣播L-S分組分組結(jié)點(diǎn)獲得最新結(jié)點(diǎn)獲得最新L-S狀態(tài)后，用最短路徑算法計(jì)狀態(tài)后，用最短路徑算法計(jì)算到每個其他結(jié)點(diǎn)的最短路由，并刷新路由算到每個其他結(jié)點(diǎn)的最短路由，并刷新路由表。表。優(yōu)點(diǎn)：對網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)迅速優(yōu)點(diǎn)：對網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)迅速缺點(diǎn)：廣播缺點(diǎn)：廣播L-S分組占用信道容量大分組占用信道容量大應(yīng)用：應(yīng)用：O

32、SPF（開放路徑優(yōu)先）采用（開放路徑優(yōu)先）采用L-S算法，算法，作為作為Internet的的AS內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議。內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議。34計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院D-V算法和算法和L-S算法的比較算法的比較 D-VL-S交換路由信息交換路由信息定期定期網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變（或定期）變（或定期）交換范圍交換范圍相鄰結(jié)點(diǎn)相鄰結(jié)點(diǎn)全網(wǎng)全網(wǎng)路由更新路由更新緩慢緩慢迅速迅速適用范圍適用范圍 小規(guī)模，變化緩慢的小規(guī)模，變化緩慢的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模，變化較激烈大規(guī)模，變化較激烈的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)35計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4.1 路由信息協(xié)議（路由信息協(xié)議（RIP）5.4 路由協(xié)議簡介

33、路由協(xié)議簡介 RIP采用采用D-V算法，用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。算法，用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)距離：下跳數(shù)，允許對下跳數(shù)加權(quán)。距離：下跳數(shù)，允許對下跳數(shù)加權(quán)。交換路由信息周期：交換路由信息周期：30秒秒為了解決無窮計(jì)算問題，為了解決無窮計(jì)算問題，RIP選擇選擇16作為作為；為；為了加快收斂速度，了加快收斂速度，RIP采用水平分割技術(shù)。采用水平分割技術(shù)。RIP消息通過消息通過UDP協(xié)議傳輸，端口號為協(xié)議傳輸，端口號為52036計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4.2 開放最短路由優(yōu)先協(xié)議（開放最短路由優(yōu)先協(xié)議（OSPF）OSPF采用采用L-S算法，是目前算法，是目前Internet的主要的主要

34、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：距離：允許網(wǎng)管人員配置選擇多種距離度量，如距離：允許網(wǎng)管人員配置選擇多種距離度量，如延遲，數(shù)據(jù)率，通信費(fèi)用，下跳數(shù)等。延遲，數(shù)據(jù)率，通信費(fèi)用，下跳數(shù)等。OSPF支持區(qū)域概念支持區(qū)域概念OSPF支持認(rèn)證服務(wù)，防止非法向路由器發(fā)送假支持認(rèn)證服務(wù)，防止非法向路由器發(fā)送假路由信息來愚弄路由。路由信息來愚弄路由。37計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.4.3 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）BGP采用改進(jìn)型的采用改進(jìn)型的D-V算法，作為算法，作為Internet外外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：路由表中記錄到達(dá)目的地的確切路由，而不是路由

35、表中記錄到達(dá)目的地的確切路由，而不是“距離距離”，從而解決無窮計(jì)算問題。，從而解決無窮計(jì)算問題。支持策略路由。支持策略路由。38計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.5 IP協(xié)議協(xié)議5.5.1 概述概述IP協(xié)議是協(xié)議是Internet體系結(jié)構(gòu)的核心協(xié)議，已成體系結(jié)構(gòu)的核心協(xié)議，已成為連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。IP提供無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，每個提供無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，每個IP分組長分組長度度64K字節(jié)，不能保證分組可靠的，按序到字節(jié)，不能保證分組可靠的，按序到達(dá)，這些留給高層協(xié)議解決。達(dá)，這些留給高層協(xié)議解決。IP協(xié)議需要路由協(xié)議協(xié)議需要路由協(xié)議ICMP，ARP，RARP等等

36、協(xié)議支持協(xié)議支持39計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院到亞洲專線到亞洲專線路由器路由器地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)美國本土主干網(wǎng)美國本土主干網(wǎng)歐 洲 主 干歐 洲 主 干網(wǎng)網(wǎng)路由器路由器路由器路由器國家網(wǎng)國家網(wǎng)40計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院04816192431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù) 部 分頭部可變部分固定部分版本：表示版本：表示IP協(xié)議的版本號，常用的為協(xié)議的版本號，常用的為4，即，即IPv4；也出現(xiàn)了；也出現(xiàn)了6，即，即IPv6。頭部長度：給出頭部長度：給出IP報(bào)頭的長度，單位為字（報(bào)頭的長

37、度，單位為字（32位）。位）。最小值為最小值為5（無任何選項(xiàng)），最大值為（無任何選項(xiàng)），最大值為15（限制了頭部最大長度為（限制了頭部最大長度為60字節(jié)）字節(jié)）5.5.2 IP分組格式分組格式 IP分組由分組由IP報(bào)頭和數(shù)據(jù)兩部分組成。報(bào)頭和數(shù)據(jù)兩部分組成。41計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院04816192431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù) 部 分頭部可變部分固定部分服務(wù)類型：告訴子網(wǎng)該服務(wù)類型：告訴子網(wǎng)該IP分組想獲得何種服務(wù)，包括優(yōu)先級、延遲、吞吐量分組想獲得何種服務(wù)，包括優(yōu)先級、延

38、遲、吞吐量和可靠性要求。該字段共有和可靠性要求。該字段共有8位：前位：前3位位 表示優(yōu)先權(quán)，中表示優(yōu)先權(quán)，中3位位 （D、T、R）想）想獲得的服務(wù)質(zhì)量（延遲，吞吐量，可靠性），后獲得的服務(wù)質(zhì)量（延遲，吞吐量，可靠性），后2位：保留。位：保留。目前所有路由器都忽略該字段目前所有路由器都忽略該字段04816192401234567DTR00優(yōu) 先 級比特42計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院04816192431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù) 部 分頭部可變部分固定部分總長度：表示整個數(shù)據(jù)報(bào)的長度

39、，包括報(bào)頭和數(shù)據(jù)部分，該字段總長度：表示整個數(shù)據(jù)報(bào)的長度，包括報(bào)頭和數(shù)據(jù)部分，該字段16位，位，IP分組最大長度分組最大長度216-1 =65535字節(jié)（字節(jié)（64KB）。標(biāo)識：用來使目的主機(jī)能夠確定新到的分段屬于哪個分組，即同一分組標(biāo)識：用來使目的主機(jī)能夠確定新到的分段屬于哪個分組，即同一分組的不同分段具有相同的標(biāo)識。的不同分段具有相同的標(biāo)識。43計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院048162431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度片 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù) 部 分頭部可變部分固定部分DF前一位：保留前一位：保留DF（D

40、ont Fragment）：為）：為“1”，IP分組在傳輸中不允許分段，比如分組在傳輸中不允許分段，比如目的主機(jī)從遠(yuǎn)方引導(dǎo)啟動機(jī)器的映像文件，目的主機(jī)無能力重組分組。目的主機(jī)從遠(yuǎn)方引導(dǎo)啟動機(jī)器的映像文件，目的主機(jī)無能力重組分組。為為“0” ，允許分段。，允許分段。MF（More Fragment）:為為“0”，則該分段是原分組的最后一個分段。，則該分段是原分組的最后一個分段。481624DF MF1944計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院04816192431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度分 段 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù)

41、 部 分頭部可變部分固定部分分段偏移：說明分段在原分組中所處位置的偏移量，單位為分段偏移：說明分段在原分組中所處位置的偏移量，單位為8字節(jié)，起始字節(jié)，起始偏移為偏移為0，由于該字段有，由于該字段有13位，所以一個分組最多有位，所以一個分組最多有8192（213）個分段。）個分段。生命期：該字段限制分組在子網(wǎng)中的生存期。通常用下跳數(shù)表示，分組每生命期：該字段限制分組在子網(wǎng)中的生存期。通常用下跳數(shù)表示，分組每經(jīng)過一個路由器，則自動減經(jīng)過一個路由器，則自動減1；當(dāng)該字段為；當(dāng)該字段為0時，則丟棄該分組，并向源時，則丟棄該分組，并向源路由器發(fā)出路由器發(fā)出ICMP警告信息。警告信息。45計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院

42、計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院04816192431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度分 段 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù) 部 分頭部可變部分固定部分協(xié)議：表示協(xié)議：表示IP的上層協(xié)議，即的上層協(xié)議，即IP分組將遞交給哪一個高層協(xié)議處理（如分組將遞交給哪一個高層協(xié)議處理（如TCP或或UDP）。）。46計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院04816192431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度分 段 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù) 部 分頭部可變部分固定部分源源/目的地址：發(fā)送者和

43、接收者的目的地址：發(fā)送者和接收者的IP地址（地址（32位）位） 。頭部校驗(yàn)和：將頭部所有頭部校驗(yàn)和：將頭部所有16位半字按二進(jìn)制補(bǔ)碼累加，再取其結(jié)果補(bǔ)碼，位半字按二進(jìn)制補(bǔ)碼累加，再取其結(jié)果補(bǔ)碼，以使接收端對頭部數(shù)據(jù)校驗(yàn)。注意該字段每經(jīng)過一個路由器都要重新計(jì)算，以使接收端對頭部數(shù)據(jù)校驗(yàn)。注意該字段每經(jīng)過一個路由器都要重新計(jì)算，因?yàn)橹辽偕跁淖?。因?yàn)橹辽偕跁淖儭?7計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院04816192431版 本標(biāo)志生命期協(xié) 議標(biāo) 識服 務(wù) 類 型總 長 度分 段 偏 移填 充頭 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址選 項(xiàng)比特頭部長度數(shù) 據(jù) 部 分頭部可變部分固定部分48計(jì)

44、算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院選 項(xiàng)安全安全告訴路由器如何對信息保密，例如不能經(jīng)過某些不友好國告訴路由器如何對信息保密，例如不能經(jīng)過某些不友好國家的路由器。家的路由器。嚴(yán)格的源路徑嚴(yán)格的源路徑以以IP地址序列形式給出完整的源地址序列形式給出完整的源/目的路徑，分組必須嚴(yán)格目的路徑，分組必須嚴(yán)格地按照此路徑傳輸。地按照此路徑傳輸。寬松的源路徑寬松的源路徑要求分組按次序通過給定的路由器，但也允許通過其他的要求分組按次序通過給定的路由器，但也允許通過其他的路由器。路由器。路由記錄路由記錄告訴沿途經(jīng)過的路由器將他們的告訴沿途經(jīng)過的路由器將他們的IP地址加入到該選項(xiàng)中，地址加入到該選項(xiàng)中，接收端能夠知道

45、該分組經(jīng)過哪些路由到達(dá)。接收端能夠知道該分組經(jīng)過哪些路由到達(dá)。時間標(biāo)記時間標(biāo)記類似類似“路由記錄路由記錄”，但除記錄，但除記錄IP地址外，還要記錄時間標(biāo)地址外，還要記錄時間標(biāo)記。記。49計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.5.3 IP地址地址IP地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu)Internet上的每臺主機(jī)或路由器至少有一個上的每臺主機(jī)或路由器至少有一個IP地址地址（一個路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個不同的（一個路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個不同的 IP 地址）。地址）。每個每個IP地址只能分配給一臺主機(jī)或路由器。地址只能分配給一臺主機(jī)或路由器。Internet上上IP地址由網(wǎng)絡(luò)信息中心地址由網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC分配。分配。IP地址

46、地址32位，通常用帶點(diǎn)的位，通常用帶點(diǎn)的4個十進(jìn)制數(shù)表示。個十進(jìn)制數(shù)表示。IP地址的格式如下：地址的格式如下：50計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院IP地址的格式1.0.0.0127.255.255.255A類類08162431網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號主機(jī)號0128.0.0.0191.255.255.255B類類網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號主機(jī)號10192.0.0.0223.255.255.255C類類網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號主機(jī)號110224.0.0.0239.255.255.255D類類廣播地址廣播地址1110240.0.0.0247.255.255.255E類類保留保留11110A A類：類：126126個網(wǎng)絡(luò)

47、（個網(wǎng)絡(luò)（2 27 72 2），每個網(wǎng)絡(luò)），每個網(wǎng)絡(luò)最多有最多有2 224242 21.61.610107 7個主機(jī)個主機(jī)B B類：類：1638216382個網(wǎng)絡(luò)（個網(wǎng)絡(luò)（2 214142 2），每個網(wǎng)），每個網(wǎng)絡(luò)最多有絡(luò)最多有2 216162 26553465534個主機(jī)個主機(jī)C C類：類：200200萬個網(wǎng)絡(luò)（萬個網(wǎng)絡(luò)（2 221212 2），每個網(wǎng)），每個網(wǎng)絡(luò)最多有絡(luò)最多有2 28 82 2254254個主機(jī)個主機(jī)D D類：用于多播類：用于多播D D類：用于保留類：用于保留51計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院特殊的特殊的IP地址地址 全全“0”：表示本機(jī)地址，僅當(dāng)初始啟動時使用，以：表示

48、本機(jī)地址，僅當(dāng)初始啟動時使用，以后不再使用。后不再使用。全全“1”：本地網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。：本地網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。主機(jī)號全主機(jī)號全“1”：廣播地址。：廣播地址。例例192.210.200.255表示表示192.210.200.0的所有主機(jī)。的所有主機(jī)。主機(jī)號全主機(jī)號全“0”：表示網(wǎng)絡(luò)號。：表示網(wǎng)絡(luò)號。例例192.254.252.0表示一個表示一個C類網(wǎng)絡(luò)。類網(wǎng)絡(luò)。127.xxx.yyy.zzz：系統(tǒng)保留作為回路（：系統(tǒng)保留作為回路（loopback）自測。實(shí)際上發(fā)到自測。實(shí)際上發(fā)到127.xxx.yyy.zzz的分組并不通過的分組并不通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，而是經(jīng)過內(nèi)部處理后又發(fā)給本機(jī)。網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，而

49、是經(jīng)過內(nèi)部處理后又發(fā)給本機(jī)。52計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院內(nèi)部內(nèi)部IP地址（私用地址）地址（私用地址）A類：類：10.0.0.0 （1個網(wǎng)絡(luò)）個網(wǎng)絡(luò)）B類：類：172.16.0.0172.31.0.0（16個網(wǎng)絡(luò)）個網(wǎng)絡(luò)）C類：類：192.168.0.0192.168.255.0（256個個網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)）Internet中的路由器不會轉(zhuǎn)發(fā)目的地址為上中的路由器不會轉(zhuǎn)發(fā)目的地址為上述地址的述地址的IP分組，即私用地址不會穿越內(nèi)部分組，即私用地址不會穿越內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)邊界。網(wǎng)絡(luò)邊界。53計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院IP尋址尋址每個路由器保存一張路由表（無論是靜態(tài)還是動態(tài)）。每個路由器保存一張路由

50、表（無論是靜態(tài)還是動態(tài)）。該表主要保存兩部分內(nèi)容：該表主要保存兩部分內(nèi)容：（網(wǎng)絡(luò)號，（網(wǎng)絡(luò)號，0），最佳輸出鏈路：指示如何到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)，至），最佳輸出鏈路：指示如何到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)，至于到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)后，如何到達(dá)目的主機(jī)則不是本路由器所考慮于到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)后，如何到達(dá)目的主機(jī)則不是本路由器所考慮的。的。（本網(wǎng)，主機(jī)號），最佳輸出鏈路：指示如何到達(dá)本地主機(jī)。（本網(wǎng)，主機(jī)號），最佳輸出鏈路：指示如何到達(dá)本地主機(jī)。當(dāng)一個分組到達(dá)時，路由器通過子網(wǎng)掩碼獲取它的網(wǎng)當(dāng)一個分組到達(dá)時，路由器通過子網(wǎng)掩碼獲取它的網(wǎng)絡(luò)號。如果是本網(wǎng)，則該絡(luò)號。如果是本網(wǎng)，則該IP分組直接發(fā)送到指定主機(jī)；分組直接發(fā)送到指定主機(jī)；如果是其他網(wǎng)

51、絡(luò)，則根據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)到下一路由器。如果是其他網(wǎng)絡(luò)，則根據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)到下一路由器。如果路由表中找不到目的網(wǎng)絡(luò)，則將該分組轉(zhuǎn)發(fā)到一如果路由表中找不到目的網(wǎng)絡(luò)，則將該分組轉(zhuǎn)發(fā)到一個缺省路由器中，缺省路由器具有更廣泛的路由信息。個缺省路由器中，缺省路由器具有更廣泛的路由信息。為什么路由表中僅保存其他網(wǎng)絡(luò)和本地主機(jī)的路由信為什么路由表中僅保存其他網(wǎng)絡(luò)和本地主機(jī)的路由信息，而不是所有的主機(jī)？（減少路由表的信息量）息，而不是所有的主機(jī)？（減少路由表的信息量）54計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院5.5.4 Internet控制協(xié)議控制協(xié)議ICMP協(xié)議協(xié)議Internet Control Message Pro

52、tocol ARP協(xié)議協(xié)議Address Resolution ProtocolRARP協(xié)議協(xié)議Reverse Address Resolution ProtocolIP協(xié)議用于分組傳輸，協(xié)議用于分組傳輸，Internet還需要一些控制協(xié)議，還需要一些控制協(xié)議，包括包括ICMP，ARP，RARP等。控制信息本身封裝在等。控制信息本身封裝在IP分組內(nèi)。分組內(nèi)。55計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院目的不可達(dá)目的不可達(dá)當(dāng)路由器無法找到目的機(jī)器，或者當(dāng)路由器無法找到目的機(jī)器，或者DF為為“1”的分組經(jīng)過的分組經(jīng)過MTU小的網(wǎng)絡(luò)而無法傳輸時，返回該消息。小的網(wǎng)絡(luò)而無法傳輸時，返回該消息。超時超時當(dāng)分組的

53、生命期減至當(dāng)分組的生命期減至0時，則自動丟棄該分組，并返回超時時，則自動丟棄該分組，并返回超時消息。消息。參數(shù)出錯參數(shù)出錯當(dāng)頭部參數(shù)出現(xiàn)非法值時，返回該消息，說明發(fā)送主機(jī)或當(dāng)頭部參數(shù)出現(xiàn)非法值時，返回該消息，說明發(fā)送主機(jī)或路由器軟件有問題。路由器軟件有問題。源抑制源抑制當(dāng)源主機(jī)收到該消息后，應(yīng)降低發(fā)送速度，以減輕網(wǎng)絡(luò)擁當(dāng)源主機(jī)收到該消息后，應(yīng)降低發(fā)送速度，以減輕網(wǎng)絡(luò)擁擠。事實(shí)上該消息幾乎不再使用，因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)擁擠時，再擠。事實(shí)上該消息幾乎不再使用，因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)擁擠時，再發(fā)送發(fā)送“源抑制源抑制”分組等于火上澆油。分組等于火上澆油。Internet上擁塞控制上擁塞控制主要由傳輸層完成。主要由傳輸層完成

54、。ICMP用于報(bào)告用于報(bào)告IP協(xié)議運(yùn)行過程中意外事件的發(fā)生，也協(xié)議運(yùn)行過程中意外事件的發(fā)生，也用于網(wǎng)絡(luò)測試。主要有用于網(wǎng)絡(luò)測試。主要有12種種ICMP消息消息56計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院重導(dǎo)向重導(dǎo)向當(dāng)某路由器發(fā)現(xiàn)某分組的路由選擇有問題當(dāng)某路由器發(fā)現(xiàn)某分組的路由選擇有問題時，該路由器向源主機(jī)返回該消息。時，該路由器向源主機(jī)返回該消息?；芈曊埱蠛蛻?yīng)答回聲請求和應(yīng)答測試目的地址是否可達(dá)和工作正常測試目的地址是否可達(dá)和工作正常時間戳請求和應(yīng)答時間戳請求和應(yīng)答用于記錄探測分組的發(fā)出時間和到達(dá)時間，用于記錄探測分組的發(fā)出時間和到達(dá)時間，通過計(jì)算時間差，得到分組的當(dāng)前延遲數(shù)通過計(jì)算時間差，得到分組的

55、當(dāng)前延遲數(shù)據(jù)。據(jù)。還有幾種還有幾種ICMP消息，這些消息涉及到消息，這些消息涉及到Internet的地址的地址問題，允許主機(jī)找到它的網(wǎng)絡(luò)號以及多個問題，允許主機(jī)找到它的網(wǎng)絡(luò)號以及多個Lans共享一共享一個個IP地址。地址。57計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院ARP協(xié)議協(xié)議 IP地址是網(wǎng)絡(luò)層地址，鏈路層無法識別。當(dāng)?shù)刂肥蔷W(wǎng)絡(luò)層地址，鏈路層無法識別。當(dāng)知道目的知道目的IP地址，必須找到目的地址，必須找到目的MAC地址。地址。ARP協(xié)議的功能協(xié)議的功能將將IP地址轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的地址轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的MAC地址。地址。58計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院1 R收到目的地址收到目的地址192.31.63.4，知道要從，知道要從E0端口轉(zhuǎn)發(fā)。端口轉(zhuǎn)發(fā)。2 廣播詢問幀，廣播詢問幀， 詢問誰的詢問誰的IP地址是地址是192.31.63.4B應(yīng)答應(yīng)答 ，告訴，告訴R，我的，我的IP地址是地址是192.31.63.4，MAC地址是地址是E2，3 R收到收到B的應(yīng)答幀，知道目的的應(yīng)答幀，知道目的MAC地址為地址為E2,于是于是192.31.63.1192.31.63.4ABC192.31.63.3RE1E2E3E0192.31.63.41