沈鑫剡計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用第6章IP和網(wǎng)絡(luò)互連.ppt

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用 （第2版）,第六章,計(jì)算機(jī)教研室教授 沈鑫剡,第6章 IP和網(wǎng)絡(luò)互連,本章主要內(nèi)容 網(wǎng)絡(luò)互連； 網(wǎng)際協(xié)議（IP）； 路由協(xié)議建立路由表過(guò)程； IP over 以太網(wǎng)技術(shù)； Internet控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）。,6.1 網(wǎng)絡(luò)互連,本節(jié)主要內(nèi)容 網(wǎng)絡(luò)互連需要解決的問(wèn)題； 信件投遞過(guò)程啟示； 端到端傳輸思路； IP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連機(jī)制； 路由器結(jié)構(gòu)。,終端A至終端B數(shù)據(jù)傳輸路徑由兩個(gè)不同類(lèi)型的傳輸網(wǎng)絡(luò)組成： 源終端路徑選擇問(wèn)題； 目的終端地址標(biāo)識(shí)問(wèn)題； 數(shù)據(jù)封裝問(wèn)題。,一、網(wǎng)絡(luò)互連需要解決的問(wèn)題,網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu),二、信件投遞過(guò)程啟示,不同運(yùn)輸系統(tǒng)有著不同的封裝信件的形式和標(biāo)識(shí)始站與終站的方式； 信件上收信人和寄信人地址是統(tǒng)一的，和實(shí)際提供運(yùn)輸服務(wù)的運(yùn)輸系統(tǒng)標(biāo)識(shí)始站與終站的方式無(wú)關(guān)； 信件是一種標(biāo)準(zhǔn)的封裝形式，和實(shí)際提供運(yùn)輸服務(wù)的運(yùn)輸系統(tǒng)封裝信件的形式無(wú)關(guān)； 南京根據(jù)信件上的收信人地址確定下一站：上海，同樣，上海也是根據(jù)信件上的收信人地址確定下一站：長(zhǎng)沙，信件在南京至長(zhǎng)沙的傳輸過(guò)程中是不變的； 由實(shí)際的運(yùn)輸系統(tǒng)提供當(dāng)前站至下一站的運(yùn)輸服務(wù)。,信件投遞過(guò)程,三、端到端傳輸思路,IP分組,IP分組,IP分組,獨(dú)立于傳輸網(wǎng)絡(luò)、全網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的地址：IP地址。 獨(dú)立于傳輸網(wǎng)絡(luò)，用IP地址表示發(fā)送端和接收端的IP分組。,網(wǎng)際協(xié)議IP！,端到端傳輸數(shù)據(jù)封裝成與傳輸網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的格式：IP分組，用兩端IP地址作為IP分組的源和目的地址； 源終端和端到端路徑經(jīng)過(guò)的路由器須能根據(jù)目的終端IP地址確定下一跳的IP地址； 當(dāng)前跳須能經(jīng)過(guò)連接當(dāng)前跳和下一跳的傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)IP分組的逐跳傳輸； IP分組經(jīng)過(guò)不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，需封裝成傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)格式。,三、端到端傳輸思路,四、IP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連機(jī)制,規(guī)定了統(tǒng)一的且與傳輸網(wǎng)絡(luò)地址標(biāo)識(shí)方式無(wú)關(guān)的IP地址格式； 規(guī)定了統(tǒng)一的且與傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)封裝格式無(wú)關(guān)的IP分組格式； 源終端和路由器必須建立用于指明通往目的終端的路由表； 必須由單個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接當(dāng)前跳和下一跳，通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)IP分組當(dāng)前跳至下一跳的傳輸過(guò)程； IP分組經(jīng)過(guò)逐跳傳輸，實(shí)現(xiàn)源終端至目的終端的傳輸過(guò)程。,五、路由器結(jié)構(gòu),路由器是IP分組交換設(shè)備； 線(xiàn)卡完成和傳輸媒體的連接和傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的鏈路層和物理層功能； 路由模塊建立路由表； 交換模塊實(shí)現(xiàn)IP分組輸入端口至輸出端口的傳輸過(guò)程。,6.2 網(wǎng)際協(xié)議,本節(jié)主要內(nèi)容 IP地址分類(lèi)； IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷； 無(wú)分類(lèi)編址； IP分組格式。,6.2 網(wǎng)際協(xié)議,IP主要內(nèi)容 IP地址 IP分組格式,固定地址分類(lèi)的缺陷 無(wú)法有效減少路由項(xiàng) 無(wú)法任意劃分子網(wǎng),無(wú)分類(lèi)編址,一、IP地址分類(lèi),IP地址分為單播、組播和廣播地址。 單播地址分成A、B、C三類(lèi)。 每一類(lèi)單播地址分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分（地址分層結(jié)構(gòu)）。,一、IP地址分類(lèi),選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（1）分類(lèi)編址下，IP地址192.1.1.3屬于 IP地址。 AA類(lèi) BB類(lèi) CC類(lèi) DD類(lèi),一、IP地址分類(lèi),選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（2）分類(lèi)編址下，IP地址192.1.1.3的網(wǎng)絡(luò)地址是 。 A192.0.0.0 B192.1.0.0 C192.1.1.0 D192.1.1.3,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,準(zhǔn)考證號(hào)分為考場(chǎng)號(hào)和考號(hào) 同一考場(chǎng)的考生具有相同的 考場(chǎng)號(hào) 考場(chǎng)號(hào)隨機(jī)分配,根據(jù)考場(chǎng)分布給出的路由信息,841xxx,642xxx,443xxx,244xxx,751xxx,552xxx,353xxx,154xxx,IP地址為什么分層？ 分層使地址分配有了限制，地址有了組織結(jié)構(gòu)。,地址有了組織結(jié)構(gòu)的最大好處是便于選擇路徑。單個(gè)路由項(xiàng)可以指明屬于同一組織的所有地址的路徑。,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,IP地址為什么分類(lèi)？ 因?yàn)槊恳粋€(gè)組織的終端數(shù)是不同的。如終端數(shù)小于254的組織可以用C類(lèi)地址，大于254，小于2162可以用B類(lèi)地址，大于2162用A類(lèi)地址。,IP地址的分層和分類(lèi)似乎使它成為一種完美的地址結(jié)構(gòu)，事實(shí)并非如此！,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,準(zhǔn)考證號(hào)分為主考區(qū)號(hào)、次考 區(qū)號(hào)、考場(chǎng)號(hào)和考號(hào)。 同一考區(qū)的考場(chǎng)具有相同的區(qū) 號(hào)，同一考場(chǎng)的考生具有相同 的考場(chǎng)號(hào)。,根據(jù)考場(chǎng)分布給出的路由信息,641xxx,642xxx,643xxx,644xxx,651xxx,652xxx,653xxx,654xxx,雖然是兩層地址結(jié)構(gòu)，如果嚴(yán)格限制考場(chǎng)分配，仍然可以有多層地址結(jié)構(gòu)的路由功能。,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,前提是用于比較的考號(hào)位數(shù)可變！,組織的終端數(shù)是隨意的，很難符合三類(lèi)地址的終端數(shù)，如1000臺(tái)終端，用C類(lèi)地址不夠，用B類(lèi)地址浪費(fèi)。,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,缺陷 不能有效聚合路由項(xiàng)； 不能任意劃分子網(wǎng)。,根源在于固定的網(wǎng)絡(luò)字段和主機(jī)字段位數(shù)。,這種通過(guò)子網(wǎng)掩碼方式動(dòng)態(tài)確定網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址位數(shù)的方式稱(chēng)為無(wú)分類(lèi)編址，因?yàn)樗コ朔诸?lèi)編址固定的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址位數(shù)的限制。,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,消除分類(lèi)編址固定的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址位數(shù)的限制，能夠動(dòng)態(tài)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的位數(shù)。,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（3）IP地址分層的原因是 。 A減少路由表中的路由項(xiàng)數(shù)目 B適應(yīng)不同類(lèi)型傳輸網(wǎng)絡(luò)互連 C實(shí)現(xiàn)逐跳轉(zhuǎn)發(fā) D允許不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)有著不同的終端數(shù)量,二、IP地址分層分類(lèi)的原因和缺陷,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（4）IP地址分類(lèi)的原因是 。 A減少路由表中的路由項(xiàng)數(shù)目 B適應(yīng)不同類(lèi)型傳輸網(wǎng)絡(luò)互連 C實(shí)現(xiàn)逐跳轉(zhuǎn)發(fā) D允許不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)有著不同的終端數(shù)量,三、無(wú)分類(lèi)編址,無(wú)分類(lèi)編址 標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)號(hào)的網(wǎng)絡(luò)前綴是任意長(zhǎng)度的。 無(wú)分類(lèi)編址的好處 減少路由項(xiàng) 任意劃分子網(wǎng),子網(wǎng)掩碼舉例 10.1.1.8/255.255.255.0 10.1.1.8/255.255.0.0 10.0.0.0/255.0.0.0 10.0.0.0/8 10/8,三、無(wú)分類(lèi)編址,IP地址動(dòng)態(tài)分層功能，不同層次的路徑，路標(biāo)的地址位數(shù)不同，用于選擇路徑的地址位數(shù)也不同。用子網(wǎng)掩碼給出對(duì)應(yīng)的地址部分,三、無(wú)分類(lèi)編址,任意劃分子網(wǎng)舉例,假定某個(gè)單位有120臺(tái)計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)被分成6組，其中1組分配20臺(tái)計(jì)算機(jī)，2組分配12臺(tái)計(jì)算機(jī)，3組分配45臺(tái)計(jì)算機(jī)，4組分配27臺(tái)計(jì)算機(jī)，5組分配6臺(tái)計(jì)算機(jī)，6組分配10臺(tái)計(jì)算機(jī)， 這6組計(jì)算機(jī)屬于6個(gè)子網(wǎng)，如何分配IP地址才能使得路由表中的路由項(xiàng)最少？假定允許的地址范圍是192.1.2.0/24。,三、無(wú)分類(lèi)編址,0000000000111111（063）分配給3組45臺(tái)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)前綴為192.1.2.0/26； 0100000001011111（6495）分配給4組27臺(tái)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)前綴為192.1.264/27； 0110000001111111（96127）分配給1組20臺(tái)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)前綴為192.1.2.96/27； 1000000010001111（128143）分配給2組12臺(tái)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)前綴為192.1.2.128/28； 1001000010011111（144159）分配給6組10臺(tái)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)前綴為192.1.2.144/28； 1010000010100111（160167）分配給5組6臺(tái)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)前綴為192.1.2.160/29；,任意劃分子網(wǎng)舉例,三、無(wú)分類(lèi)編址,三、無(wú)分類(lèi)編址,路由器R1兩項(xiàng)路由項(xiàng)和目的IP地址192.1.2.150匹配； 選擇網(wǎng)絡(luò)前綴最長(zhǎng)的路由項(xiàng)作為最終匹配路由項(xiàng)。,最長(zhǎng)前綴匹配,默認(rèn)路由項(xiàng)的目的地址為0.0.0.0，子網(wǎng)掩碼為0.0.0.0，表明和所有目的IP地址匹配； 只有當(dāng)目的IP地址和所有其他路由項(xiàng)均不匹配的情況下，和默認(rèn)路由項(xiàng)匹配； 常用默認(rèn)路由項(xiàng)指向通往多個(gè)具有相同下一跳的網(wǎng)絡(luò)的傳輸路徑。,三、無(wú)分類(lèi)編址,默認(rèn)路由項(xiàng),三、無(wú)分類(lèi)編址,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（5）192.1.1.3/26表示的CIDR地址塊是 。 A192.1.0.0192.1.255.255 B192.1.1.0192.1.1.255 C192.1.1.0192.1.1.3 D192.1.1.0192.1.1.63,三、無(wú)分類(lèi)編址,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（6）某企業(yè)分配給人事部的CIDR地址塊為10.0.11.0/27，分配給企劃部的CIDR地址塊為10.0.11.32/27，分配給市場(chǎng)部的CIDR地址塊為10.0.11.64/26，這三個(gè)CIDR地址塊聚合后的CIDR地址塊應(yīng)是 。 A10.0.11.0/25 B10.0.11.0/26 C10.0.11.64/25 D10.0.11.64/26,四、IP分組格式,IP分組首部,4或6表明是IPv4和IPv6，這里討論的是IPv4,4位，以4字節(jié)為單位，給出首部長(zhǎng)度，由于首部最大長(zhǎng)度是60B，表明可選部分不能超過(guò)40B。,表明IP分組的服務(wù)類(lèi)型和服務(wù)優(yōu)先級(jí)，如高速、高可靠性等。,以字節(jié)為單位給出IP分組總長(zhǎng)度，最長(zhǎng)可達(dá)64KB。,同一IP分組分段后的數(shù)據(jù)片的標(biāo)識(shí)均相同。,DF=1，不允許分片。 MF=0,最后一片。,以8個(gè)字節(jié)為單位給出當(dāng)前數(shù)據(jù)片在原始IP分組中的位置,IP分組在網(wǎng)絡(luò)中的生存時(shí)間，目前通常為最大跳數(shù)。,IP分組所包含的數(shù)據(jù)類(lèi)型,用于對(duì)首部字段進(jìn)行檢錯(cuò)。,四、IP分組格式,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（7）IP分組首部長(zhǎng)度 。 A沒(méi)有限制 B位于20B與60B之間 C大于60B D固定20B,分片原理,四、IP分組格式,IP分組總長(zhǎng)可達(dá)64KB，但許多傳輸網(wǎng)絡(luò)的最大傳送單元（MTU）遠(yuǎn)小于64KB，如以太網(wǎng)1500B； 需要將IP分組數(shù)據(jù)分成多片，每一片長(zhǎng)度IP首部小于對(duì)應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的MTU。,分片舉例,四、IP分組格式,四、IP分組格式,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（8）IP分組分片的原因是 。 A互連當(dāng)前跳和下一跳的傳輸網(wǎng)絡(luò)的MTU小于IP分組長(zhǎng)度 B提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率 C簡(jiǎn)化路由器轉(zhuǎn)發(fā)操作 D提高路由器緩沖器利用率,6.3 路由協(xié)議建立路由表過(guò)程,本講主要內(nèi)容 IP分組傳輸過(guò)程； 配置靜態(tài)路由表； 路由協(xié)議分類(lèi)； RIP建立路由表過(guò)程。,一、IP分組傳輸過(guò)程,逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一跳給出下一跳地址。 通過(guò)不同的運(yùn)輸系統(tǒng)到達(dá)下一跳，信件按運(yùn)輸系統(tǒng)要求封裝。,第一層路徑：IP傳輸路徑 192.1.1.1192.1.1.254 192.2.1.2 192.2.2.2 192.1.2.1,第二層路徑：IP over 以太網(wǎng),一、IP分組傳輸過(guò)程,IP傳輸路徑建立過(guò)程 終端通過(guò)配置的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址獲得第一跳路由器地址。 路由器通過(guò)根據(jù)IP分組的目的地址檢索路由表獲取下一跳路由器地址。 最后一跳路由器給出的下一跳地址為直接，即是目的終端地址。 建立IP傳輸路徑的關(guān)鍵是建立路由器中的路由表。,一、IP分組傳輸過(guò)程,逐跳傳輸,創(chuàng)建路由表,人工配置靜態(tài)路由表 路由協(xié)議動(dòng)態(tài)創(chuàng)建路由表,一、IP分組傳輸過(guò)程,一、IP分組傳輸過(guò)程,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（9）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址是 。 A通往其他網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑上的第一跳路由器地址 B實(shí)現(xiàn)終端之間通信的唯一中繼設(shè)備地址 C終端連接的網(wǎng)絡(luò)中唯一的路由器接口地址 D終端作為不知道目的終端IP地址的IP分組的目的IP地址,二、配置靜態(tài)路由表,路由器建立路由表的過(guò)程就是找出通往各個(gè)子網(wǎng)的最短路徑的過(guò)程，在RIP中，最短路徑就是經(jīng)過(guò)跳數(shù)最少的路徑,大型網(wǎng)絡(luò)人工配置的工作量巨大。 很難保證各個(gè)路由器路由表的一致性。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模無(wú)法動(dòng)態(tài)改變。,路由協(xié)議動(dòng)態(tài)生成路由表 每一個(gè)路由器只需配置接口信息。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動(dòng)生成路由表。,二、配置靜態(tài)路由表,三、路由協(xié)議分類(lèi),互連網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)自治系統(tǒng)； 用于建立自治系統(tǒng)內(nèi)端到端路徑的路由協(xié)議稱(chēng)為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議； 用于建立自治系統(tǒng)間端到端路徑的路由協(xié)議稱(chēng)為外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。,四、RIP建立路由表過(guò)程,RIP(路由信息協(xié)議）是一種路由協(xié)議。 相鄰路由器之間通過(guò)交換路由信息動(dòng)態(tài)構(gòu)建路由表。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)求出的端到端最短傳輸路徑構(gòu)建路由表。,RIP的工作思路如下：用D(i,j)表示路由器i到達(dá)網(wǎng)絡(luò)j的距離，如果某個(gè)路由器i直接連接某個(gè)網(wǎng)絡(luò)j，則該路由器到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)的距離最短，距離為1 ，D（i,j）=1。如果某個(gè)路由器i沒(méi)有直接和某個(gè)網(wǎng)絡(luò)j連接，則必須找到一個(gè)中間路由器k，使得D（i,k）+D（k,j）為最短，通常情況下，中間路由器k和路由器i相鄰。,四、RIP建立路由表過(guò)程,R2獲悉到達(dá)子網(wǎng)192.1.1.0/24的路徑和距離。同樣公告相鄰路由器R4和R5。,R5獲悉到達(dá)子網(wǎng)192.1.1.0/24的路徑和距離。,R1到達(dá)子網(wǎng)192.1.1.0/24距離最短，R1將此信息公告相鄰路由器R2和R3.,四、RIP建立路由表過(guò)程,每一個(gè)路由器建立和其直接相連的子網(wǎng)的路由項(xiàng)。 相鄰路由器交換各自的路由項(xiàng)，如果相鄰路由器路由項(xiàng)中存在通往某個(gè)子網(wǎng)的路徑，意味著通過(guò)該相鄰路由器可以找到通往該子網(wǎng)的路徑。 經(jīng)過(guò)反復(fù)交換路由項(xiàng)，最終建立到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中所有子網(wǎng)的路由項(xiàng)。,四、RIP建立路由表過(guò)程,路由器R1向路由器R2、R3發(fā)送路由消息的過(guò)程,四、RIP建立路由表過(guò)程,193.1.4.1,四、RIP建立路由表過(guò)程,計(jì)數(shù)無(wú)窮大的問(wèn)題,路由器R1檢測(cè)到故障，刪除通往NET1的路由項(xiàng)。 路由器R1向路由器R2發(fā)送刪除路由項(xiàng)信息。,路由器R2刪除通往NET1的路由項(xiàng)。路由表收斂。,四、RIP建立路由表過(guò)程,路由器R1檢測(cè)到故障，刪除通往NET1的路由項(xiàng)。,路由器R2搶先向路由器R1發(fā)送通往NET1的路由項(xiàng)。,路由器R1認(rèn)為通過(guò)路由器R2存在通往NET1的傳輸路徑。,路由器R2通往NET1的傳輸路徑經(jīng)過(guò)R1，因而在R1公告的距離上加1。,四、RIP建立路由表過(guò)程,計(jì)數(shù)到無(wú)窮大是指某個(gè)實(shí)際不存在的路由項(xiàng)只有經(jīng)過(guò)反復(fù)交換，將距離增加到無(wú)窮大值（RIP定為16），才刪除。 引發(fā)計(jì)數(shù)到無(wú)窮大問(wèn)題的關(guān)鍵是路由項(xiàng)的公告環(huán)路，即從相鄰路由器學(xué)習(xí)到的路由項(xiàng)又公告該相鄰路由器。 因此，RIP規(guī)定：從某個(gè)相鄰路由器學(xué)習(xí)到的路由項(xiàng)不允許出現(xiàn)在公告該路由器的路由消息中。 前面的計(jì)數(shù)到無(wú)窮大可以避免，但不是可以避免所有計(jì)數(shù)到無(wú)窮大的問(wèn)題。,四、RIP建立路由表過(guò)程,正常收斂的情況,四、RIP建立路由表過(guò)程,計(jì)數(shù)無(wú)窮大的問(wèn)題,無(wú)窮大問(wèn)題是無(wú)法徹底避免的，這是RIP的缺陷。,四、RIP建立路由表過(guò)程,四、RIP建立路由表過(guò)程,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（10）RIP產(chǎn)生的端到端傳輸路徑是 。 A傳輸時(shí)延最短的傳輸路徑 B經(jīng)過(guò)跳數(shù)最少的傳輸路徑 C最安全的傳輸路徑 D最可靠的傳輸路徑,四、RIP建立路由表過(guò)程,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（11）R1、R2是兩個(gè)采用RIP的相鄰路由器，R1的路由表如表（a）所示，R2發(fā)送的路由消息如表（b）所示，R1根據(jù)R2發(fā)送的路由消息更新路由表后產(chǎn)生的4項(xiàng)路由項(xiàng)的距離分別是 。,A1、4、2、3 B1、4、3、3 C1、5、3、3 D1、4、3、4,6.4 IP over 以太網(wǎng),本講主要內(nèi)容 ARP和地址解析過(guò)程； 三層交換。,路由協(xié)議和配置的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)給出一條由路由器和終端組成的IP傳輸路徑。接下來(lái)的問(wèn)題是如何解決IP分組從當(dāng)前路由器傳輸?shù)较乱惶酚善鞯倪^(guò)程。如果連接當(dāng)前路由器和下一跳路由器的網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，就是通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)IP分組從當(dāng)前路由器傳輸?shù)较乱惶酚善鞯倪^(guò)程，即IP over 以太網(wǎng)的過(guò)程。,6.4 IP over 以太網(wǎng),一、ARP和地址解析過(guò)程,IP over 以太網(wǎng)的前提是已經(jīng)知道下一跳的IP地址，如何通過(guò)以太網(wǎng)把IP分組傳輸給下一跳？ 根據(jù)下一跳的IP地址獲取下一跳的MAC地址，這是關(guān)鍵。 將IP分組封裝成MAC幀。 將封裝IP分組的MAC幀經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)傳輸給下一跳。,一、ARP和地址解析過(guò)程,終端A廣播ARP請(qǐng)求幀，請(qǐng)求幀中給出終端B的IP地址。,由于是廣播地址，網(wǎng)絡(luò)中的所有終端都接收請(qǐng)求幀，并根據(jù)請(qǐng)求幀中給出的IP地址確定自己是否是目的終端。目的終端回復(fù)MAC地址。,終端A解析服務(wù)器B的MAC地址的過(guò)程,一、ARP和地址解析過(guò)程,ARP的主要用途是在知道下一跳的IP地址的前提下，獲取下一跳的MAC地址。 ARP只能在同一個(gè)廣播域內(nèi)作用，意味著下一跳和當(dāng)前結(jié)點(diǎn)必須屬于同一個(gè)廣播域。 ARP通過(guò)廣播ARP請(qǐng)求幀來(lái)尋找下一跳結(jié)點(diǎn)，因此，廣播域中所有終端都接收ARP請(qǐng)求幀，但只有和請(qǐng)求幀中IP地址相同的結(jié)點(diǎn)才回復(fù)響應(yīng)幀。 如果連續(xù)向同一個(gè)下一跳結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，沒(méi)有必要每一次都解析地址，可以在ARP緩存中保留IP地址和MAC地址之間的關(guān)聯(lián)。但這種關(guān)聯(lián)是有時(shí)效性的。 ARP請(qǐng)求中給出源終端的IP地址和MAC地址，就是用于廣播域中其他終端在ARP緩存中記錄下它們的關(guān)聯(lián)。,ARP的另一個(gè)用途測(cè)試IP地址是否重復(fù)。IP網(wǎng)絡(luò)中是不允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)有同樣的IP地址，因此，在對(duì)終端分配了IP地址后，終端通過(guò)ARP測(cè)試廣播域中是否存在具有相同地址的終端。 ARP廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求幀，該ARP請(qǐng)求幀中的源終端地址為0.0.0.0，表明是未知地址，下一跳地址是終端自身的IP地址。 如果源終端接收到響應(yīng)幀，意味著已經(jīng)廣播域中已經(jīng)有終端使用了該IP地址。終端報(bào)錯(cuò)。,一、ARP和地址解析過(guò)程,終端A向默認(rèn)網(wǎng)關(guān)發(fā)送IP分組的過(guò)程,一、ARP和地址解析過(guò)程,一、ARP和地址解析過(guò)程,選擇答案，并簡(jiǎn)要回答為什么？,（12）ARP的作用是 。 A根據(jù)下一跳結(jié)點(diǎn)的IP地址獲取該結(jié)點(diǎn)的MAC地址 B用廣播方式傳輸IP分組到下一跳結(jié)點(diǎn) C廣播自己的MAC地址 D向網(wǎng)絡(luò)中的其他結(jié)點(diǎn)宣示自己的存在,用路由器實(shí)現(xiàn)VLAN間通信（一）,MAC1MAC3傳輸IP分組過(guò)程,二、三層交換,這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 由于每一個(gè)VLAN就是邏輯上獨(dú)立的以太網(wǎng)，因此，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等同于路由器互連多個(gè)以太網(wǎng)，直觀、簡(jiǎn)單。 由于VLAN動(dòng)態(tài)劃分，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)是不知道VALN數(shù)目的，而且在網(wǎng)絡(luò)使用過(guò)程中，VALN是隨時(shí)變化的，路由器端口數(shù)如何確定？因此，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不易實(shí)施。,二、三層交換,用路由器實(shí)現(xiàn)VLAN間通信（二）,MAC1MAC3傳輸IP分組過(guò)程,二、三層交換,這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 路由器以太網(wǎng)端口支持VLAN劃分，一個(gè)物理端口允許劃分成任意個(gè)邏輯端口，每一個(gè)邏輯端口對(duì)應(yīng)一個(gè)VLAN。 交換式以太網(wǎng)通過(guò)共享標(biāo)記端口連接路由器以太網(wǎng)端口，所有從共享標(biāo)記端口輸出的MAC幀攜帶VLAN標(biāo)識(shí)符。 能滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)劃分VLAN要求，一度是流行校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 缺陷一是路由器連接以太網(wǎng)的鏈路成為帶寬瓶頸。二是為解決VALN間通信，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)路由器，