通信網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ) 第4章互聯(lián)網(wǎng)

通信網(wǎng)基礎(chǔ)第4章互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)際協(xié)議IPIP路由協(xié)議MPLSIP網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和組網(wǎng)2023/2/72網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)互連是指兩個以上的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通過一定的方法用一種或多種通信處理設(shè)備相互連接起來，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2023/2/73路由器在網(wǎng)際互連中的作用當(dāng)主機(jī)A要向另一個主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)報時，先要檢查目的主機(jī)B是否與源主機(jī)A連接在同一個網(wǎng)絡(luò)上。如果是，就將數(shù)據(jù)報直接轉(zhuǎn)發(fā)給目的主機(jī)B而不需要通過路由器。如果不是，則應(yīng)將數(shù)據(jù)報發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個路由器，由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)給下一個路由器。這就叫作間接轉(zhuǎn)發(fā)。2023/2/74直接轉(zhuǎn)發(fā)和間接轉(zhuǎn)發(fā)直接轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)與目的結(jié)點(diǎn)在同一個物理網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)中間不需要經(jīng)過其他路由器分組封裝在物理幀中，直接傳送到目的結(jié)點(diǎn)間接轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)與目的結(jié)點(diǎn)不在同一個物理網(wǎng)絡(luò)中選路功能將根據(jù)分組的目的地址，選擇一個下一跳路由器，并將分組轉(zhuǎn)發(fā)到該下一跳路由器上2023/2/75直接轉(zhuǎn)發(fā)和間接轉(zhuǎn)發(fā)間接轉(zhuǎn)發(fā)間接轉(zhuǎn)發(fā)間接轉(zhuǎn)發(fā)ABC直接轉(zhuǎn)發(fā)直接轉(zhuǎn)發(fā)直接轉(zhuǎn)發(fā)不需要使用路由器但間接轉(zhuǎn)發(fā)就必須使用路由器2023/2/76第4章互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)際互連協(xié)議IP路由協(xié)議MPLSIP網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和組網(wǎng)2023/2/77網(wǎng)際協(xié)議IP及其配套協(xié)議各種應(yīng)用層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口層(TELNET,FTP,SMTP等)物理硬件運(yùn)輸層TCP,UDP應(yīng)用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層IGMP2023/2/78網(wǎng)際互連協(xié)議IP編址IP地址與硬件地址地址解析協(xié)議ARP與逆地址解析協(xié)議RARPIP數(shù)據(jù)報的格式IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)2023/2/79IP編址傳統(tǒng)的分類地址子網(wǎng)的劃分無類編址2023/2/710IP地址在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)際互連是通過IP協(xié)議完成的為解決互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Internet）中的尋址問題，IP協(xié)議定義了在全網(wǎng)唯一的通用32位地址格式——IP地址。IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號碼指派公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)進(jìn)行分配。IP地址在網(wǎng)絡(luò)層上屏蔽了異種網(wǎng)絡(luò)之間物理地址等特性的差異，利于網(wǎng)間通信的實現(xiàn)。2023/2/711IP地址的編址方法分類的IP地址。這是最基本的編址方法，在1981年就通過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。子網(wǎng)的劃分。這是對最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)[RFC950]在1985年通過。構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無分類編址方法。1993年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。2023/2/712IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號>,<主機(jī)號>}分類IP地址每一類地址都由兩個固定長度的字段組成，其中一個字段是網(wǎng)絡(luò)號net-id，它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個字段則是主機(jī)號host-id，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。兩級的IP地址可以記為：2023/2/713net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

0012023/2/714路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的步驟先按所要找的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號net-id把目的網(wǎng)絡(luò)找到。當(dāng)分組到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)后，再利用主機(jī)號host-id將數(shù)據(jù)報直接交付給目的主機(jī)。按照整數(shù)字節(jié)劃分net-id字段和host-id字段，就可以使路由器在收到一個分組時能夠更快地將地址中的網(wǎng)絡(luò)號提取出來。2023/2/715點(diǎn)分十進(jìn)制記法10000000000010110000001100011111機(jī)器中存放的IP地址是32bit二進(jìn)制代碼10000000000010110000001100011111每隔8bit插入一個空格能夠提高可讀性采用點(diǎn)分十進(jìn)制記法則進(jìn)一步提高可讀性1128

11331將每8bit的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)2023/2/716每個地址類的點(diǎn)分十進(jìn)制范圍A 1.XXX.XXX.XXX~126.xxx.xxx.xxxB 128.1.xxx.xxx~191.254.xxx.xxxC 192.0.1.xxx~223.255.254.xxx2023/2/717常用的三種類別的IP地址IP地址的使用范圍

網(wǎng)絡(luò)最大第一個最后一個每個網(wǎng)絡(luò)類別網(wǎng)絡(luò)數(shù)可用的可用的中最大的網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)數(shù)

A126(27–2)112616,777,214B16,383(214-1)128.1191.25565,534C2,097,151(221-1)192.0.1223.255.2552542023/2/718具有特殊意義的IP地址回送地址：127.x.x.x為保留地址，用于軟件測試和本機(jī)進(jìn)程通信。直接廣播地址：主機(jī)號為全1，指向某個指定的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送廣播，如55。受限廣播地址：32bit的IP地址為全1，只在本網(wǎng)段內(nèi)廣播。網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)號部分為0的IP地址不分配給單個的主機(jī)（只用來指示網(wǎng)絡(luò)，表示具有某個網(wǎng)絡(luò)號的網(wǎng)段）。0地址：網(wǎng)絡(luò)號為全0的地址，被解釋成本網(wǎng)絡(luò)。2023/2/719一般不使用的特殊IP地址

2023/2/720Net1Net2R.20ADF..15A發(fā)送如下數(shù)據(jù)報，分析這些數(shù)據(jù)報分別是發(fā)送給哪些主機(jī)的。DA=55DA=55DA=55SA=,DA=55向Net2廣播向Net1廣播向Net1廣播A不知本機(jī)IPBCE2023/2/721IP地址的重要特點(diǎn)IP地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。實際上IP地址是標(biāo)志一個主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號net-id。所有分配到網(wǎng)絡(luò)號net-id的網(wǎng)絡(luò)都是平等的。2023/2/722互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id2023/2/723互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id2023/2/724互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id2023/2/725互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id2023/2/726互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個或兩個以上的IP地址。路由器的每一個接口都有一個不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址。2023/2/727互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個或兩個以上的IP地址。路由器的每一個接口都有一個不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址。2023/2/728互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個或兩個以上的IP地址。路由器的每一個接口都有一個不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址。2023/2/729互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)兩個路由器直接相連的接口處，可指明也可不指明IP地址。如指明IP地址，則這一段連線就構(gòu)成了一種只包含一段線路的特殊“網(wǎng)絡(luò)”?，F(xiàn)在常不指明IP地址。2023/2/730IP編址傳統(tǒng)的分類地址子網(wǎng)的劃分無類編址2023/2/731為什么劃分子網(wǎng)A類和B類網(wǎng)絡(luò)的地址空間都很大，不進(jìn)一步劃分，很難得到有效的利用。將一個大型網(wǎng)絡(luò)劃分為多個小網(wǎng)更便于管理。通過使用路由器連接子網(wǎng)，可以隔離廣播，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。2023/2/732從1985年起在IP地址中又增加了一個“子網(wǎng)號字段”，使兩級的IP地址變成為三級的IP地址。這種做法叫作劃分子網(wǎng)(subnetting)。劃分子網(wǎng)已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。三級的IP地址2023/2/733劃分子網(wǎng)純屬一個單位內(nèi)部的事情。單位對外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。從主機(jī)號借用若干個比特作為子網(wǎng)號

subnet-id，而主機(jī)號host-id也就相應(yīng)減少了若干個比特。IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號>,<子網(wǎng)號>,<主機(jī)號>}劃分子網(wǎng)的基本思路2023/2/734凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的目的網(wǎng)絡(luò)號

net-id，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。然后此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號net-id和子網(wǎng)號subnet-id找到目的子網(wǎng)。最后就將IP數(shù)據(jù)報直接交付給目的主機(jī)。劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)）2023/2/735………01014563所有到網(wǎng)絡(luò)的分組均到達(dá)此路由器我的網(wǎng)絡(luò)地址是R1R3R2網(wǎng)絡(luò)一個未劃分子網(wǎng)的B類網(wǎng)絡(luò)2023/2/736劃分為三個子網(wǎng)后對外仍是一個網(wǎng)絡(luò)01014563………子網(wǎng)子網(wǎng)子網(wǎng)所有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的分組均到達(dá)此路由器網(wǎng)絡(luò)R1R3R22023/2/737當(dāng)沒有劃分子網(wǎng)時，IP地址是兩級結(jié)構(gòu)，地址的網(wǎng)絡(luò)號字段也就是IP地址的“因特網(wǎng)部分”，而主機(jī)號字段是IP地址的“本地部分”。劃分子網(wǎng)后IP地址就變成了三級結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)只是將IP地址的本地部分進(jìn)行再劃分，而不改變IP地址的因特網(wǎng)部分。劃分子網(wǎng)后變成了三級結(jié)構(gòu)2023/2/738劃分子網(wǎng)思路主機(jī)地址網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址子網(wǎng)地址2023/2/739子網(wǎng)掩碼為了區(qū)分一個IP地址的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號部分，采用了子網(wǎng)掩碼的技術(shù)。子網(wǎng)掩碼是一個32位的二進(jìn)制數(shù)，它指定了子網(wǎng)標(biāo)識和主機(jī)號的分界點(diǎn)，即對應(yīng)IP地址網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)標(biāo)識的位全部置1，主機(jī)號部分全部置0。將一個IP地址與它的掩碼相“與”，得出的結(jié)果即為該IP地址所在的網(wǎng)段。2023/2/740IP地址的各字段和子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)號net-id主機(jī)號host-id兩級IP地址網(wǎng)絡(luò)號net-idhost-id三級IP地址主機(jī)號subnet-id子網(wǎng)號子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全02023/2/741(IP

地址)AND(子網(wǎng)掩碼)=

網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)號net-id主機(jī)號host-id兩級IP地址網(wǎng)絡(luò)號三級IP地址主機(jī)號net-idhost-idsubnet-id子網(wǎng)號子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全0AND2023/2/742net-idnet-idhost-id為全0net-id網(wǎng)絡(luò)地址A類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址B類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址C類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼111111111111111111111111000000000000000000000000111111111111111100000000000000001111111100000000host-id為全0host-id為全0A類、B類和C類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼2023/2/743由IP地址和子網(wǎng)掩碼計算子網(wǎng)地址2023/2/744劃分子網(wǎng)的步驟確定需要多少個子網(wǎng)。確定需要多少個主機(jī)號來標(biāo)識每個子網(wǎng)上的每臺主機(jī)。綜合考慮子網(wǎng)數(shù)和子網(wǎng)中的主機(jī)數(shù)后，確定子網(wǎng)掩碼。確定標(biāo)識每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號。確定每個子網(wǎng)上可以使用的主機(jī)號范圍。2023/2/745劃分子網(wǎng)舉例例：將IP地址為的網(wǎng)絡(luò)劃分成4個子網(wǎng)，寫出每個子網(wǎng)的子網(wǎng)地址解： 第一步：判斷該網(wǎng)絡(luò)屬于哪一類：B類第二步：判斷子網(wǎng)號位數(shù)：2166166000000000改為子網(wǎng)號00011011第三步：寫出子網(wǎng)地址2023/2/746已知：某個網(wǎng)絡(luò)的IP地址為，將該網(wǎng)絡(luò)劃分子網(wǎng)，其中一個子網(wǎng)掩碼為。判斷IP地址為3的主機(jī)是否屬于這個網(wǎng)絡(luò)，如果屬于，指明具體的子網(wǎng)。解：第一步：將子網(wǎng)掩碼用32位2進(jìn)制表示為11111111,11111111,11000000,00000000第二步：分析該子網(wǎng)的劃分情況 一個B類網(wǎng)劃分成4個子網(wǎng)：

，

， 第三步：分析3，與子網(wǎng)掩碼相與：10100110,10100110,01011100,0000000011111111,11111111,11000000,0000000010100110,10100110,01000000,00000000＝屬于該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)2023/2/747Othersubnets20subnets5hostspersubnetClassCaddress:

6282023/2/748如果把8個bit中的5個bit作為掩碼，最多可以容納32個子網(wǎng)符合要求。而剩下的3個bit用作主機(jī)號，可以容納6個主機(jī)（主機(jī)號全0代表本網(wǎng)段，全1代表本網(wǎng)廣播地址）。子網(wǎng)掩碼是48子網(wǎng)號都是8的倍數(shù)，如,6,4,……,48。子網(wǎng)6的主機(jī)地址范圍：6（子網(wǎng)號）,7，8，9，0，1，2，3.(子網(wǎng)廣播)。2023/2/749在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法(1)從收到的分組的首部提取目的IP地址D。(2)先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和D逐比特相“與”，看是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3)若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則將分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)對路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和

D逐比特相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6)報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。2023/2/75003H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2劃分子網(wǎng)后分組的轉(zhuǎn)發(fā)舉例2023/2/751主機(jī)H1要發(fā)送分組給H2

0R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2要發(fā)送的分組的目的IP地址：38請注意：H1

并不知道

H2

連接在哪一個網(wǎng)絡(luò)上。H1

僅僅知道

H2

的

IP

地址是38因此

H1

首先檢查主機(jī)

38

是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上如果是，則直接交付；否則，就送交路由器

R1，并逐項查找路由表。2023/2/7520R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H23380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2主機(jī)H1

首先將

本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼28

與分組的

IP

地址38逐比特相“與”(AND

操作)28AND38的計算255就是二進(jìn)制的全1，因此255ANDxyz=xyz，這里只需計算最后的128AND138即可。128→10000000138→10001010逐比特AND

操作后：10000000→128283828逐比特AND

操作

H1

的網(wǎng)絡(luò)地址2023/2/753因此H1必須把分組傳送到路由器R1

然后逐項查找路由表0R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼22023/2/754路由器R1收到分組后就用路由表中第1個項目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND

操作0R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼228AND38=28不匹配!（因為28與路由表中的

不一致）R1

收到的分組的目的IP地址：38不一致2023/2/755路由器R1再用路由表中第2個項目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND

操作0R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼228AND38=28匹配!這表明子網(wǎng)2就是收到的分組所要尋找的目的網(wǎng)絡(luò)R1

收到的分組的目的IP地址：38一致!2023/2/756IP編址傳統(tǒng)的分類地址子網(wǎng)的劃分無類編址2023/2/757IP編址問題的演進(jìn)雖然劃分子網(wǎng)方法是對IP地址結(jié)構(gòu)有價值的擴(kuò)充，但是它還要受到一個基本的限制：整個網(wǎng)絡(luò)只能有一個子網(wǎng)掩碼。因此，當(dāng)用戶選擇了一個子網(wǎng)掩碼(也就意味著每個子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)確定了)之后，就不能支持不同尺寸的子網(wǎng)了。在現(xiàn)實世界中，對子網(wǎng)的要求是不一樣的，希望一個組織或網(wǎng)絡(luò)把其分成相同大小的子部分很不現(xiàn)實。因此，使用固定長度的子網(wǎng)掩碼會導(dǎo)致子網(wǎng)內(nèi)IP主機(jī)地址的浪費(fèi)。2023/2/758考慮一個具有C類地址的組織，它需要劃分5個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)連接的主機(jī)數(shù)分別為：60、60、60、30、30。如果選擇2bit的子網(wǎng)掩碼，則可劃分4個子網(wǎng)，62個地址/子網(wǎng)。（不行）如果選擇3bit的子網(wǎng)掩碼，則可劃分8個子網(wǎng)，30個地址/子網(wǎng)。（不行）怎么辦？？？2023/2/759可變長子網(wǎng)掩碼1987年，RFC1009就指明了在一個劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中可同時使用幾個不同的子網(wǎng)掩碼。使用可變長子網(wǎng)掩碼VLSM(VariableLengthSubnetMask)可進(jìn)一步提高IP地址資源的利用率。利用VLSM，可把一個地址空間劃分為若干大小不同的子網(wǎng)。在地址分配時，可實現(xiàn)地址空間容量與子網(wǎng)中主機(jī)的數(shù)量達(dá)到最佳的匹配。2023/2/7609224R62主機(jī)62主機(jī)62主機(jī)30主機(jī)30主機(jī)2023/2/761CIDR在VLSM的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步研究出無分類編址方法，它的正式名字是無分類域間路由選擇CIDR(ClasslessInter-DomainRouting)。CIDR將VLSM概念擴(kuò)展到了Internet的路由系統(tǒng)上。它允許對地址空間進(jìn)行遞歸分配，由Internet注冊分配給高一級的ISP，再由該ISP將某個子網(wǎng)分配給一個中等規(guī)模的ISP，依次類推，最后將一個更小的子網(wǎng)分配給公司的私有網(wǎng)絡(luò)。公司可以使用VLSM將ISP分配給他們的地址空間分為更小的一些子網(wǎng)。可見：VLSM和CIDR從概念上講是相同的，差別僅僅在于規(guī)模。2023/2/762CIDR消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間。CIDR使用各種長度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”(network-prefix)來代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號。IP地址從三級編址（使用子網(wǎng)掩碼）又回到了兩級編址。CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成“CIDR地址塊”。一個CIDR地址塊是由地址塊的起始地址和地址塊中的地址數(shù)來定義的。CIDR最主要的特點(diǎn)2023/2/763無分類的兩級編址的記法是：IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)前綴>,<主機(jī)號>}CIDR還使用“斜線記法”(slashnotation)，它又稱為CIDR記法，即在IP地址后面加上一個斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的比特數(shù)（這個數(shù)值對應(yīng)于三級編址中子網(wǎng)掩碼中比特1的個數(shù)）。無分類的兩級編址2023/2/764CIDR地址表示方法IP地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼1的數(shù)量

CIDR表示的IP地址

11111111111111111111000000000000

000010101101100101111011000001118+8+4+0=20/202023/2/765CIDR地址塊/20表示的地址塊共有212個地址（因為斜線后面的20是網(wǎng)絡(luò)前綴的比特數(shù)，所以主機(jī)號的比特數(shù)是12）。這個地址塊的起始地址是。在不需要指出地址塊的起始地址時，也可將這樣的地址塊簡稱為“/20地址塊”。/20地址塊的最小地址：/20地址塊的最大地址：55全0和全1的主機(jī)號地址一般不使用。2023/2/766/20表示的地址（212個地址）1000000000001110

00100000000000001000000000001110

00100000000000011000000000001110

00100000000000101000000000001110

00100000000000111000000000001110

00100000000001001000000000001110

00100000000001011000000000001110

00101111111110111000000000001110

00101111111111001000000000001110

00101111111111011000000000001110

00101111111111101000000000001110

0010111111111111所有地址的20bit前綴都是一樣的最小地址最大地址2023/2/767一個CIDR地址塊可以表示很多地址，這種地址的聚合常稱為路由聚合，它使得路由表中的一個項目可以表示很多個（例如上千個）原來傳統(tǒng)分類地址的路由。路由聚合也稱為構(gòu)成超網(wǎng)(supernetting)。CIDR雖然不使用子網(wǎng)了，但仍然使用“掩碼”這一名詞。對于

/20

地址塊，它的掩碼是

20

個連續(xù)的1。斜線記法中的數(shù)字就是掩碼中1的個數(shù)。路由聚合(routeaggregation)2023/2/768CIDR記法的幾種等效形式通用記法：IP地址/網(wǎng)絡(luò)前綴所占的比特數(shù)，如

7/20可省略掉低位連續(xù)的0，如

/10可簡寫為10/10在網(wǎng)絡(luò)前綴的后面加上一個“*”號，如

0000101000*在星號*之前是網(wǎng)絡(luò)前綴，而星號*表示IP地址中的主機(jī)號。2023/2/769CIDR記法的等效形式/10可簡寫為10/10，也就是將點(diǎn)分十進(jìn)制中低位連續(xù)的0省略。/10隱含地指出IP地址

的掩碼是。此掩碼可表示為

1111111111000000000000000000000025519200掩碼中有10個連續(xù)的12023/2/770構(gòu)成超網(wǎng)前綴長度不超過23bit的CIDR地址塊都包含了多個C類地址。這些C類地址合起來就構(gòu)成了超網(wǎng)。CIDR地址塊中的地址數(shù)一定是2的整數(shù)次冪。網(wǎng)絡(luò)前綴越短，其地址塊所包含的地址數(shù)就越多。而在三級結(jié)構(gòu)的IP地址中，劃分子網(wǎng)是使網(wǎng)絡(luò)前綴變長。2023/2/7712023/2/772CIDR地址塊劃分舉例因特網(wǎng)/22/18ISP大學(xué)X一系二系三系四系28/2692/26/2528/25/2528/25/264/2628/2692/26/24/25/264/2628/25/23單位地址塊二進(jìn)制表示地址數(shù)

ISP/1811001110.00000000.01*16384

大學(xué)/2211001110.00000000.010001*1024

一系/2311001110.00000000.0100010*512

二系/2411001110.00000000.01000110.*256

三系/2511001110.00000000.01000111.0*128

四系28/2511001110.00000000.01000111.1*1282023/2/773CIDR地址塊劃分舉例因特網(wǎng)/22/18ISP大學(xué)X一系二系三系四系28/2692/26/2528/25/2528/25/264/2628/2692/26/24/25/264/2628/25/23這個ISP共有64個C類網(wǎng)絡(luò)。如果不采用CIDR技術(shù)，則在與該ISP的路由器交換路由信息的每一個路由器的路由表中，就需要有64個項目。但采用地址聚合后，只需用路由聚合后的1個項目/18就能找到該ISP。2023/2/774例：某一單位內(nèi)部有5個局域網(wǎng)：LAN1～LAN5，各局域網(wǎng)上的主機(jī)數(shù)分別為：90、180、15、27、46，該單位分配到的IP地址塊為/23（1）試給出每一個局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。（2）判斷IP地址為21的主機(jī)屬于哪個局域網(wǎng)。參考答案：（1）（2）屬于LAN52023/2/775在CIDR網(wǎng)絡(luò)中如何訪問路由？從匹配結(jié)果中選擇具有最長網(wǎng)絡(luò)前綴的路由2023/2/776最長前綴匹配使用CIDR時，路由表中的每個項目由“網(wǎng)絡(luò)前綴”和“下一跳地址”組成。在查找路由表時可能會得到不止一個匹配結(jié)果。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：最長前綴匹配(longest-prefixmatching)。網(wǎng)絡(luò)前綴越長，其地址塊就越小，因而路由就越具體。最長前綴匹配又稱為最長匹配或最佳匹配。

2023/2/777舉例:收到的分組的目的地址D=29路由表中的項目：/22（大學(xué)）,28/25(四系）*查找路由表中的第1個項目第1個項目/22

的掩碼M

有22個連續(xù)的1。M=11111111111111111111110000000000因此只需把D

的第3個字節(jié)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。ANDD=206.0.01000111.10000001M=11111111111111111111110000000000206.0.01000100.0與/22匹配2023/2/778*再查找路由表中的第2個項目第2個項目28/25的掩碼M

有25個連續(xù)的1。M=11111111111111111111111110000000因此只需把D

的第4個字節(jié)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。M=111111111111111111111111100000000000000與28/25匹配選擇兩個匹配的地址中更具體的一個，即選擇最長前綴的地址。ANDD=0000001舉例:2023/2/779私有地址三個網(wǎng)絡(luò)地址范圍保留為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（私有網(wǎng)）使用，它們是：-55-55-55不能用這些地址訪問Internet。使用這些地址范圍的公司或者使用代理服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)譯器(networkaddresstranslator,NAT)作為Intranet與Internet的中介。2023/2/780網(wǎng)際互連協(xié)議IP編址IP地址與硬件地址地址解析協(xié)議ARP與逆地址解析協(xié)議RARPIP數(shù)據(jù)報的格式IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)2023/2/781IP地址與硬件地址TCP報文IP數(shù)據(jù)報MAC幀應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部首部尾部首部鏈路層及以下使用硬件地址硬件地址網(wǎng)絡(luò)層及以上使用IP地址IP地址2023/2/782IP地址與硬件地址的區(qū)別IP地址：工作在體系架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)層，用來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)連接；采用全局通用的地址格式，由網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號構(gòu)成；是一種層次地址，攜帶對象的位置信息。硬件地址：工作在體系架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)接入層，用來標(biāo)識對象的物理接口；每種物理鏈路有各自的硬件地址的格式，例如在局域網(wǎng)中的MAC地址。2023/2/783為何要使用兩種不同的地址？IP層向下要面對各種不同的物理網(wǎng)絡(luò)，向上要提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，通過IP地址可以實現(xiàn)硬件地址的統(tǒng)一，向上層屏蔽底層的差異。2023/2/784HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)通信的路徑H1→經(jīng)過R1轉(zhuǎn)發(fā)→再經(jīng)過R2轉(zhuǎn)發(fā)→H2查找路由表查找路由表2023/2/785HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2

IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動2023/2/786HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2

IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報從虛擬的

IP

層上看

IP數(shù)據(jù)報的流動2023/2/787HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2

IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在鏈路上看

MAC幀的流動2023/2/788IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2

IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報圖中的IP1→IP2

表示從源地址IP1

到目的地址IP2

兩個路由器的IP地址并不出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報的首部中2023/2/789IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2

IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號進(jìn)行路由選擇2023/2/790IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2

IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層只能看見MAC幀而看不見IP數(shù)據(jù)報2023/2/791IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2

IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)節(jié)在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問題，就能夠使用統(tǒng)一的、抽象的IP地址研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信2023/2/792網(wǎng)際互連協(xié)議IP編址IP地址與硬件地址地址解析協(xié)議ARP與逆地址解析協(xié)議RARPIP數(shù)據(jù)報的格式IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)2023/2/793地址解析協(xié)議ARP不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時，最終還是必須使用硬件地址。每一個主機(jī)都設(shè)有一個ARP高速緩存(ARPcache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。2023/2/794地址解析協(xié)議ARP某個IP路由器連接在一個以太網(wǎng)絡(luò)上，當(dāng)有分組進(jìn)入該路由器，并查找到下一跳的IP地址后，使用ARP將它映射成以太的MAC地址。上游節(jié)點(diǎn)（X）向網(wǎng)絡(luò)廣播ARP請求，其中包含下一跳節(jié)點(diǎn)（Y）的IP地址，請求對應(yīng)的MAC地址。下游節(jié)點(diǎn)（Y）收到該請求報文后，向X發(fā)送ARP應(yīng)答，其中包含對應(yīng)的MAC地址。2023/2/795ARP響應(yīng)AYXBZ主機(jī)B向A發(fā)送ARP響應(yīng)分組主機(jī)A廣播發(fā)送ARP請求分組ARP請求ARP請求ARP請求ARP請求00-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A我是，硬件地址是00-00-C0-15-AD-18我想知道主機(jī)

的硬件地址我是硬件地址是08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ00-00-C0-15-AD-182023/2/796ARP高速緩存的作用為了減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，主機(jī)A在發(fā)送其ARP請求分組時，就將自己的IP地址到硬件地址的映射寫入ARP請求分組。當(dāng)主機(jī)B收到A的ARP請求分組時，就將主機(jī)A的這一地址映射寫入主機(jī)B自己的ARP高速緩存中。這對主機(jī)B以后向A發(fā)送數(shù)據(jù)報時就更方便了。2023/2/797逆地址解析協(xié)議RARP逆地址解析協(xié)議RARP使只知道自己硬件地址的主機(jī)能夠知道其IP地址。這種主機(jī)往往是無盤工作站。因此RARP協(xié)議目前已很少使用。2023/2/798Ethernet主機(jī)A（無盤）主機(jī)E（服務(wù)器）我的MAC地址是0:a0:24:ec:c1:b4，誰知道我的IP地址？主機(jī)0:a0:24:ec:c1:b4，你的IP地址是聽見/不回答聽見/不回答聽見/不回答聽見/回答主機(jī)A獲得自己的IP地址，開始自己的開機(jī)過程。2023/2/799網(wǎng)際互連協(xié)議IP編址IP地址與硬件地址地址解析協(xié)議ARP與逆地址解析協(xié)議RARPIP數(shù)據(jù)報的格式IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)2023/2/7100IP數(shù)據(jù)報的格式一個IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。2023/2/7101固定部分可變部分04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特數(shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報首部2023/2/7102可變部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特數(shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報固定部分2023/2/7103首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特數(shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報固定部分可變部分2023/2/7104首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分版本——占4bit，指IP協(xié)議的版本目前的IP協(xié)議版本號為4(即IPv4)2023/2/7105首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分首部長度——占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個單位(一個單位為4字節(jié))因此IP的首部長度的最大值是60字節(jié)。2023/2/7106首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分服務(wù)類型——占8bit，用來獲得更好的服務(wù)這個字段以前一直沒有被人們使用2023/2/7107首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分總長度——占16bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報的最大長度為65535字節(jié)?？傞L度必須不超過最大傳送單元MTU。

2023/2/7108首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分標(biāo)識(identification)占16bit，它是一個計數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報的標(biāo)識。2023/2/7109首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分標(biāo)志(flag),占3bit，目前只有前兩個比特有意義。最低位為MF,MF=1表示后面還有分片，中間的一位為DF，DF=0時才允許分片。

2023/2/7110首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分片偏移(12bit)指出：較長的分組在分片后某片在原分組中的相對位置。片偏移以8個字節(jié)為偏移單位。2023/2/7111偏移=0/8=0偏移=0/8=0偏移=1400/8=175偏移=2800/8=350140028003799279913993799需分片的數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報片1首部數(shù)據(jù)部分共3800字節(jié)首部1首部2首部3字節(jié)0數(shù)據(jù)報片2數(shù)據(jù)報片314002800字節(jié)0IP數(shù)據(jù)報分片的舉例2023/2/7112首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分生存時間(8bit)記為TTL(TimeToLive)數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中的壽命，其單位為秒。2023/2/7113首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分協(xié)議(8bit)字段指出此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議以便目的主機(jī)的IP層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個處理過程2023/2/7114運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層首部TCPUDPICMPIGMPOSPF數(shù)據(jù)部分IP數(shù)據(jù)報協(xié)議字段指出應(yīng)將數(shù)據(jù)部分交給哪一個進(jìn)程2023/2/7115首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分首部檢驗和(16bit)字段只檢驗數(shù)據(jù)報的首部不包括數(shù)據(jù)部分。這里不采用CRC檢驗碼而采用簡單的計算方法。2023/2/7116發(fā)送端接收端16bit字116bit字2置為全0檢驗和16bit字n16bit反碼算術(shù)運(yùn)算求和……取反碼數(shù)據(jù)報首部IP數(shù)據(jù)報16bit檢驗和16bit字116bit字216bit檢驗和16bit字n16bit反碼算術(shù)運(yùn)算求和16bit結(jié)果……取反碼數(shù)據(jù)部分若結(jié)果為0,則保留；否則，丟棄該數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)部分不參與檢驗和的計算2023/2/7117首部04816192431版本標(biāo)志生存時間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度01234567DTRC未用優(yōu)先級數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分源地址和目的地址都各占4字節(jié)2023/2/7118網(wǎng)際互連協(xié)議IP編址IP地址與硬件地址地址解析協(xié)議ARP與逆地址解析協(xié)議RARPIP數(shù)據(jù)報的格式IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)2023/2/7119IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)就是把分組放到去往終點(diǎn)的路由上，這就要求主機(jī)或路由器裝有路由表。與路由表相關(guān)的操作包括兩個部分：第一部分是路由表的使用，即根據(jù)路由表進(jìn)行路由選擇，完成分組的轉(zhuǎn)發(fā)。主機(jī)和路由器上的IP負(fù)責(zé)第一部分的工作第二部分是路由表的建立和刷新，這項工作由路由守護(hù)程序完成。路由協(xié)議負(fù)責(zé)第二部分的工作。2023/2/7120路由更新路由更新路由協(xié)議路由表接口接口轉(zhuǎn)發(fā)目的地址提取數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包路由數(shù)據(jù)庫IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)2023/2/7121IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程IP層應(yīng)用軟件->TCP/UDP1數(shù)據(jù)鏈路2其它系統(tǒng)111222根據(jù)分組的目的地址進(jìn)行選路確定下一跳結(jié)點(diǎn)地址利用ARP確定下一跳結(jié)點(diǎn)的物理地址對分組進(jìn)行物理封裝，利用物理幀完成傳輸1.輸出分組的處理取出分組的目的地址DA接收分組并提交給高層軟件2.輸入分組的處理（主機(jī)）DA=本機(jī)地址？丟棄分組yesNo接收分組并提交給高層軟件yesno丟棄分組no進(jìn)行物理封裝，利用物理幀完成傳輸TTL=TTL-1取出分組的目的地址DA對DA進(jìn)行選路，確定下一跳結(jié)點(diǎn)地址利用ARP確定下一跳結(jié)點(diǎn)的物理地址DA=本機(jī)地址？TTL=0?yes2023/2/7122路由表的構(gòu)成2023/2/7123默認(rèn)路由與特定主機(jī)路由默認(rèn)路由選路（defaultrouting）在選路時，若未能在路由表中搜索到與目的地址相匹配的表項，那么IP協(xié)議可以采用一條預(yù)定義的默認(rèn)路由，將分組轉(zhuǎn)發(fā)到一個默認(rèn)的下一跳路由器上。默認(rèn)路由用來進(jìn)一步減少路由表的規(guī)模。特定主機(jī)路由（host-specificrouting）路由表表項是基于網(wǎng)絡(luò)地址的（而不是基于主機(jī)地址）。但是，為了某些特殊的目的（如管理或維護(hù)等），IP協(xié)議也允許在路由表中使用主機(jī)地址作為表項，為特定主機(jī)指定特定的路由通路，也就是特定主機(jī)路由。2023/2/7124分組選路的算法取出分組的目的IP地址DA計算出目的網(wǎng)絡(luò)地址DNDN匹配直接轉(zhuǎn)發(fā)路由？直接轉(zhuǎn)發(fā)分組YesDA匹配特定主機(jī)路由？按照特定主機(jī)路由轉(zhuǎn)發(fā)分組YesNoDN匹配了路由表中的某個表項？按路由表中指定的下一跳地址轉(zhuǎn)發(fā)分組YesNo路由表定義了默認(rèn)路由？按照默認(rèn)路由轉(zhuǎn)發(fā)分組YesNo選路失敗No搜索路由表搜索失敗2023/2/7125在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法(1)從收到的分組的首部提取目的IP地址D。(2)先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和D逐比特相“與”，看是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3)若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則將分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)對路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和

D逐比特相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6)報告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯。2023/2/7126Router接收了目的地址為4的分組直接轉(zhuǎn)發(fā)4&--> nomatch特定主機(jī)4&55-->4 nomatch特定網(wǎng)絡(luò)4&--> 匹配Theroutersendsthepacketthroughinterfacem2alongwiththenext-hopaddress()tonextmodule2023/2/7127第4章互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)際協(xié)議IPIP路由協(xié)議MPLSIP網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和組網(wǎng)2023/2/7128路由選擇策略靜態(tài)路由選擇策略非自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是簡單和開銷較小，但不能及時適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。動態(tài)路由選擇策略自適應(yīng)路由選擇，其特點(diǎn)是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，開銷也比較大。2023/2/7129分層次的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。如果讓所有的路由器知道所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣到達(dá)，則這種路由表將非常大，處理起來也太花時間。而所有這些路由器之間交換路由信息所需的帶寬就會使因特網(wǎng)的通信鏈路飽和。許多單位不愿意外界了解自己單位網(wǎng)絡(luò)的布局細(xì)節(jié)和本部門所采用的路由選擇協(xié)議（這屬于本部門內(nèi)部的事情），但同時還希望連接到因特網(wǎng)上。2023/2/7130自治系統(tǒng)(autonomoussystem)因特網(wǎng)將整個互聯(lián)網(wǎng)劃分為許多較小的自治系統(tǒng)AS。一個自治系統(tǒng)是一個互聯(lián)網(wǎng)，其最重要的特點(diǎn)就是自治系統(tǒng)有權(quán)自主地決定在本系