計算機網(wǎng)絡(luò)：Chapter 4-Network Layer網(wǎng)絡(luò)層2

1、Network Layer網(wǎng)絡(luò)層Chapter 414:Network LayerContentsFunctions of the network layerRouting and forwardingCongestion controlInternetworkingRouting algorithmsStatic routing and dynamic routingDistance Vector routing algorithmLink State routing algorithmHierarchical routing and Autonomous SystemsIPv4IPv4 p

2、acketIPv4 address and NATSubnetting and subnet mask、CIDRDHCP、ICMPIPv6Routing protocolsRIPOSPFBGPIP multicastMobile IPNetwork layer device4:Network Layer24:Network Layer3IPv6Initial motivation初始動機: 32-bit address space soon to be completely allocated. 32位地址空間很快將會被完全分配完Additional motivation其他動機:header

3、 format helps speed processing/forwarding首部格式應(yīng)有助于提高處理/轉(zhuǎn)發(fā)速率header changes to facilitate QoS 改變首部以促進QoS服務(wù)質(zhì)量4:Network Layer4IPv6 datagram FormatIPv4IPv64:Network Layer5Changes from IPv4IPv6與IPv4的區(qū)別IPv6 datagram format數(shù)據(jù)報格式: 128 bits (16bytes) addressfixed-length 40 byte header固定長度(40 字節(jié))的首部no fragmenta

4、tion allowed不允許分片Checksum is removed entirely to reduce processing time 檢驗和字段被完全刪除以減少處理時間Options is outside of main header, indicated by “Next Header” field 選項字段被放在(基本)首部之外，由“下一個首部”字段指示ICMPv6: new version of ICMPadditional message types附加的報文類型, e.g. “Packet Too Big分組太大”multicast group management fun

5、ctions 多播組管理功能6IPv6 數(shù)據(jù)報的一般形式 基本首部 擴展首部 1 擴展首部 N 數(shù) 據(jù) 部 分選項IPv6 數(shù)據(jù)報有效載荷7041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24有效載荷（擴展首部 / 數(shù)據(jù)）IPv6 的基本首部（40 B）IPv6 的有效載荷（至 64 KB）8041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24擴展首部 / 數(shù)據(jù)IPv6 的基本首部（4

6、0 B）IPv6 的有效載荷有效載荷（擴展首部 / 數(shù)據(jù)）9041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B版本(version) 4 位。它指明了協(xié)議的版本，對 IPv6 該字段總是 6。 10041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B通信量類(traffic class) 8 位。這是為了區(qū)分不同的 IPv6 數(shù)據(jù)報

7、的類別或優(yōu)先級。目前正在進行不同的通信量類性能的實驗。 11041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B流標(biāo)號(flow label) 20 位。 “流”是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上從特定源點到特定終點的一系列數(shù)據(jù)報， “流”所經(jīng)過的路徑上的路由器都保證指明的服務(wù)質(zhì)量。所有屬于同一個流的數(shù)據(jù)報都具有同樣的流標(biāo)號。 12041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制2

8、4IPv6的基本首部40 B有效載荷長度(payload length) 16 位。它指明 IPv6 數(shù)據(jù)報除基本首部以外的字節(jié)數(shù)（所有擴展首部都算在有效載荷之內(nèi)），其最大值是 64 KB。 13041631版 本位目 的 地 址源 地 址下一個首部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B下一個首部(next header) 8 位。它相當(dāng)于 IPv4 的協(xié)議字段或可選字段。 14041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷

9、長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B跳數(shù)限制(hop limit) 8 位。源站在數(shù)據(jù)報發(fā)出時即設(shè)定跳數(shù)限制。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報時將跳數(shù)限制字段中的值減1。當(dāng)跳數(shù)限制的值為零時，就要將此數(shù)據(jù)報丟棄。 15041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B源地址 128 位。是數(shù)據(jù)報的發(fā)送站的 IP 地址。 16041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標(biāo) 號12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度

10、跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B目的地址 128 位。是數(shù)據(jù)報的接收站的 IP 地址。 17IPv6 的擴展首部IPv6 把原來 IPv4 首部中選項的功能都放在擴展首部中，并將擴展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機來處理。數(shù)據(jù)報途中經(jīng)過的路由器都不處理這些擴展首部（只有一個首部例外，即逐跳選項擴展首部）。這樣就大大提高了路由器的處理效率。 18六種擴展首部 在 RFC 2460 中定義了六種擴展首部： 逐跳選項 目的站選項 路由選擇 分片 鑒別 封裝安全有效載荷19有效載荷有效載荷IPv6 的擴展首部 基本首部下一個首部= TCP/UDP基本首部下一個首部= 路由選擇路由選擇首

11、部下一個首部= 分片分片首部下一個首部= TCP/UDPTCP/UDP 首部和數(shù)據(jù) (TCP/UDP 報文段）TCP/UDP 首部和數(shù)據(jù) (TCP/UDP 報文段）無擴展首部有擴展首部20擴展首部IPv6 分片由源站來完成。源站可以采用保證的最小 MTU（1280字節(jié)），或者在發(fā)送數(shù)據(jù)前完成路徑最大傳輸單元發(fā)現(xiàn)(Path MTU Discovery)，以確定沿著該路徑到目的站的最小 MTU。分片擴展首部的格式如下： 0291631位下 一 個 首 部片 偏 移8標(biāo) 識 符保 留保 留MIPv6 基本首部分片首部 1第 一 個 分 片IPv6 基本首部分片首部 2第 二 個 分 片IPv6 基本

12、首部分片首部 3第三個分片擴展首部4:Network Layer21IPv6 Address NotationIPv6地址表示法X:X:X:X:X:X:X:X where X is a 16-bit value When there are many consecutive 0s, omit them如果有很多個連續(xù)的0,則省略:47CD:0000:0000:0000:0000:0000:0000:A456:0124 becomes47CD:A456:0124 (double colon means a group of 0s兩個冒號代表一組0) IPv4 addresses can be w

13、ritten as a pair of colons and an old dotted decimal number IPv4地址可以被寫為一對冒號后面加上舊的點分十進制數(shù)值:128.96.33.81 (the last 32 bits are an IPv4 address)4:Network Layer22IPv6 Address Space AllocationIPv6地址空間分配PrefixUse0000 0000Reserved0000 0001Unassigned0000 001Reserved for NSAP allocation0000 010Reserved for IP

14、X allocation0000 011, 0000 1, 0001Unassigned001Aggregatable Global Unicast010, 011, 100, 101, 110, 1110,1111 0, 1111 10, 1111 110, 1111 1110 0Unassigned1111 1110 10Link local use1111 1110 11Unassigned1111 1111MulticastClasses A, B, and CMay not be uniqueClass D23全球單播地址的等級結(jié)構(gòu) IPv6 擴展了地址的分級概念，使用以下三個等級：

15、(1) 全球路由選擇前綴，占 48 位。 (2) 子網(wǎng)標(biāo)識符，占16 位。 (3) 接口標(biāo)識符，占 64 位。 第一級第三級接口標(biāo)識符（64 位）子網(wǎng)標(biāo)識符（16 位）第二級全球路由選擇前綴（48 位）位 0 48 64 127 24從 IPv4 向 IPv6 過渡 向 IPv6 過渡只能采用逐步演進的辦法，同時，還必須使新安裝的 IPv6 系統(tǒng)能夠向后兼容。IPv6 系統(tǒng)必須能夠接收和轉(zhuǎn)發(fā) IPv4 分組，并且能夠為 IPv4 分組選擇路由。兩種基本的過渡方法雙協(xié)議棧(dual stack)是指在完全過渡到 IPv6 之前，使一部分主機（或路由器）裝有兩個協(xié)議棧，一個 IPv4 和一個 IP

16、v6。 隧道技術(shù)是指IPv6分組進入IPv4網(wǎng)絡(luò)時，將IPv6分組封裝成為IPv4分組，整個IPv6分組成為IPv4分組的數(shù)據(jù)部分。25用雙協(xié)議棧進行從 IPv4 到 IPv6 的過渡 雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv6IPv6IPv4 網(wǎng)絡(luò)ABCDEF流標(biāo)號：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分流標(biāo)號：無源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv6 數(shù)據(jù)報IPv6 數(shù)據(jù)報源地址：A目的地址：F數(shù)據(jù)部分源地址：A目的地址：F數(shù)據(jù)部分IPv4 數(shù)據(jù)報26IPv4 網(wǎng)絡(luò)IPv6IPv6ABCDEFIPv4 數(shù)據(jù)報IPv4 數(shù)據(jù)報IPv4網(wǎng)絡(luò) IPv6IPv6ABEF隧道源地址：

17、B目的地址：EIPv6數(shù)據(jù)報雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv4 網(wǎng)絡(luò)流標(biāo)號：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分IPv6 數(shù)據(jù)報流標(biāo)號：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分IPv6 數(shù)據(jù)報源地址：B目的地址：EIPv6數(shù)據(jù)報使用隧道技術(shù)從 IPv4 到 IPv6 過渡 ContentsFunctions of the network layerRouting and forwardingCongestion controlInternetworkingRouting algorithmsStatic routing an

18、d dynamic routingDistance Vector routing algorithmLink State routing algorithmHierarchical routing and Autonomous SystemsIPv4IPv4 packetIPv4 address and NATSubnetting and subnet mask、CIDRDHCP、ICMPIPv6Routing protocolsRIPOSPFBGPIP multicastMobile IPNetwork layer device4:Network Layer2728路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議的

19、分類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）：在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議路由信息協(xié)議（RIP）、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）：連接不同自治系統(tǒng)之間的路由器之間使用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP交換路由信息邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）。29RIP (路由信息協(xié)議)距離向量算法RIP 協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個路由器都要維護從它自己到其他每一個目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄。要點：僅和相鄰路由器交換信息。 交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。距離度量: 跳數(shù)(最大 = 15跳) 按固定的時間間隔交換路由信息，例如，每隔 30 秒。 4:Network Layer30RIP advertise

20、mentsRIP通告distance vectors: exchanged among neighbors every 30 sec via Response Message (also called advertisement) 每30秒在鄰居之間通過響應(yīng)報文(又稱為通告)交換距離向量each advertisement: list of up to 25 destination nets within AS 每個通告包含本自治系統(tǒng)中多達(dá)25個目的網(wǎng)絡(luò)的列表4:Network Layer31 4 字節(jié)RIP 報文RIPv2 協(xié)議的報文格式 路由信息（20 字節(jié)/路由）最多 25 個IP 數(shù)據(jù)

21、報路由標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)地址地址族標(biāo)識符距離 (1-16) IP 首部UDP 首部首部路由部分必為 0版本命令 4 字節(jié)子網(wǎng)掩碼下一跳路由器地址UDP 用戶數(shù)據(jù)報4:Network Layer32RIP: Example Destination Network Next Router Num. of hops to dest. wA2yB2 zB7x-1.wxyzACDBRouting table in D4:Network Layer33RIP: Example (2) Destination Network Next Router Num. of hops to dest. wA2yB2 zB A7

22、 5x-1.Routing table in DwxyzACDB Dest Next hops w - 1 x - 1 z C 4 . .Advertisementfrom A to D4:Network Layer34RIP: Link Failure and Recovery鏈路故障與恢復(fù)If no advertisement heard after 180 sec - neighbor/link declared dead如果180秒后沒有收到通告 - 鄰居/鏈路被宣告死亡routes via neighbor invalidated使得經(jīng)過該鄰居的路由無效new advertiseme

23、nts sent to neighbors向鄰居發(fā)送新的通告neighbors in turn send out new advertisements (if tables changed)鄰居依次發(fā)送出新的通告(如果距離向量表變化)link failure info propagates to entire net鏈路故障信息傳播到整個網(wǎng)絡(luò)ContentsFunctions of the network layerRouting and forwardingCongestion controlInternetworkingRouting algorithmsStatic routing an

24、d dynamic routingDistance Vector routing algorithmLink State routing algorithmHierarchical routing and Autonomous SystemsIPv4IPv4 packetIPv4 address and NATSubnetting and subnet mask、CIDRDHCP、ICMPIPv6Routing protocolsRIPOSPFBGPIP multicastMobile IPNetwork layer device4:Network Layer354:Network Layer

25、36OSPF (Open Shortest Path First) OSPF開放最短路徑優(yōu)先“open”開放: publicly available公共可用uses Link State algorithm使用鏈路狀態(tài)算法 LS packet dissemination 鏈路狀態(tài)分組的分發(fā)topology map at each node 在每個節(jié)點都有網(wǎng)絡(luò)的完整拓?fù)鋱Droute computation using Dijkstras algorithm 用Dijkstra算法計算路由OSPF advertisement carries one entry per neighbor route

26、r OSPF通告中針對每個鄰居路由器都有一項advertisements disseminated to entire AS (via flooding)通告散布到整個自治系統(tǒng)(通過洪泛)carried in OSPF messages directly over IP (rather than TCP or UDP)攜帶在OSPF報文中被直接封裝在IP中(而不是TCP或UDP)4:Network Layer37OSPF “advanced” features (not in RIP)OSPF “先進的”特色 (RIP所不具有的)security安全性: all OSPF messages a

27、uthenticated 鑒別multiple same-cost paths allowed允許使用多條開銷相同的路徑(only one path in RIP)For each link, multiple cost metrics for different TOS 對每條鏈路，為不同的TOS(服務(wù)類型)設(shè)置多種開銷度量(e.g., satellite link cost set “l(fā)ow” for best effort; high for real time)integrated uni- and multicast support集成的單播和多播支持: Multicast OSPF

28、 (MOSPF) uses same topology data base as OSPF 多播OSPF (MOSPF)使用與OSPF相同的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫hierarchical OSPF in large domains.在大域中使用層次OSPF4:Network Layer38Hierarchical OSPF層次OSPFtwo-level hierarchy兩級層次: local area本地區(qū)域, backbone主干Link-state advertisements only in area 僅在本地通告鏈路狀態(tài)each nodes has detailed area topology每

29、個節(jié)點具有詳細(xì)的區(qū)域拓?fù)鋙nly know direction to nets in other areas僅知道到其他區(qū)域中網(wǎng)絡(luò)的方向area border routers區(qū)域邊界路由器 : “summarize” distances to nets in own area, advertise to other Area Border routers. “總結(jié)”到自己區(qū)域中網(wǎng)絡(luò)的距離，向其他區(qū)域的邊界路由器通告backbone routers主干路由器 : run OSPF routing limited to backbone. 在主干范圍內(nèi)運行OSPF路由boundary router

30、s邊界路由器 : connect to other ASs.連接到其他自治系統(tǒng)Five types of OSPF messeges OSPF 的五種報文類型 5-66394:Network Layer4:Network Layer40IP 數(shù)據(jù)報OSPF message format OSPF 報文格式IP數(shù)據(jù)報首部OSPF 報文OSPF 報文首部類型 1 至類型 5 的 OSPF 報文24 字節(jié)081631版 本路 由 器 標(biāo) 識 符類 型分 組 長 度校 驗 和鑒 別位鑒 別區(qū) 域 標(biāo) 識 符鑒 別 類 型4:Network Layer41OSPF的基本操作 問候問候數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述

31、數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)庫描述鏈路狀態(tài)請求鏈路狀態(tài)更新鏈路狀態(tài)確認(rèn)確定可達(dá)性達(dá)到數(shù)據(jù)庫的同步新情況下的同步ContentsFunctions of the network layerRouting and forwardingCongestion controlInternetworkingRouting algorithmsStatic routing and dynamic routingDistance Vector routing algorithmLink State routing algorithmHierarchical routing and Autonomous SystemsIPv

32、4IPv4 packetIPv4 address and NATSubnetting and subnet mask、CIDRDHCP、ICMPIPv6Routing protocolsRIPOSPFBGPIP multicastMobile IPNetwork layer device4:Network Layer424:Network Layer43Internet inter-AS routing: BGP因特網(wǎng)自治系統(tǒng)間路由：BGPBGP (Border Gateway Protocol邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議): path vector routing protocol路徑向量路由協(xié)議BGP p

33、rovides each AS a means to:Obtain subnet reachability information from neighboring ASes.從相鄰AS獲得子網(wǎng)可達(dá)性信息Propagate reachability information to all AS-internal routers. 向AS內(nèi)部的所有路由器傳播可達(dá)性信息Determine “good” routes to subnets based on reachability information and policy.根據(jù)可達(dá)性信息和策略，決定到子網(wǎng)的“好”路由allows subnet t

34、o advertise its existence to rest of Internet允許子網(wǎng)向因特網(wǎng)其余部分通告它的存在4:Network Layer44BGP RoutingAS1AS2AS3Each domain determines at least one node to be its BGP speaker 每個域確定至少一個節(jié)點為BGP發(fā)言人(border gateways need not be the same nodes BGP發(fā)言人可以不是邊界網(wǎng)關(guān)).pairs of routers (BGP peers) exchange routing info over TCP

35、 connections: BGP sessions路由器對(BGP對等方)通過TCP連接交換選路信息: BGP會話BGP advertises complete paths (lists of ASes) to reach a certain network.BGP通告到特定網(wǎng)絡(luò)的完整路徑(AS列表) AS identifications AS標(biāo)識符 are unique 16-bit values assigned by a central authority由中心管理機構(gòu)分配的唯一的16位的值.TCPTCPTCPAn AS advertises routes that are good

36、for itself: the speaker picks a favorite 發(fā)言人在來自不同AS的通告中選擇自己偏好的那些. 4:Network Layer45BGP messages報文BGP messages:OPEN: opens TCP connection to peer and authenticates sender打開到對等方的TCP連接，并鑒別發(fā)送方的身份UPDATE: advertises new path (or withdraws old)通告新的路徑 (或撤銷舊的)KEEPALIVE keeps connection alive in absence of UP

37、DATES; also ACKs OPEN request在沒有UPDATE時，保持連接活躍;也用于確認(rèn)OPEN請求NOTIFICATION: reports errors in previous msg; also used to close connection 報告前面報文中的差錯; 也用于關(guān)閉連接4:Network Layer46BGP 報文格式BGP 報文通用首部字節(jié) 16 2 1BGP 報文主體部分類 型長 度標(biāo) 記TCP首部IP 首部BGP 報文TCP 報文ContentsFunctions of the network layerRouting and forwardingCo

38、ngestion controlInternetworkingRouting algorithmsStatic routing and dynamic routingDistance Vector routing algorithmLink State routing algorithmHierarchical routing and Autonomous SystemsIPv4IPv4 packetIPv4 address and NATSubnetting and subnet mask、CIDRDHCP、ICMPIPv6Routing protocolsRIPOSPFBGPIP mult

39、icastMobile IPNetwork layer device4:Network Layer474:Network Layer48Unicast單播vs. Multicast多播單播多播4:Network Layer49IP Multicast overviewA multicast packet is addressed using address indirection間接地址.Multicast group 組地址 a single identifier that represents a group of receivers is a class D multicast addr

40、ess 代表一組接收方的唯一的標(biāo)識符是一個D類多播地址Number of multicast groups多播組的數(shù)量2284:Network Layer50IP Multicast overview (2)Network-layer multicast in the Internet consists of two components: IGMP (Internet Group Management Protocol 因特網(wǎng)組管理協(xié)議RFC 3376)a host uses IGMP to inform its attached router直接相連的路由器 that an applica

41、tion running on the host wants to join a specific multicast group.Multicast routing protocol(多播路由協(xié)議) Coordinate the multicast routers throughout the Internet to route multicast datagrams to their final destinations協(xié)調(diào)遍布在因特網(wǎng)上的路由器以便將數(shù)據(jù)報路由到最終目的地4:Network Layer51Internet Group Management Protocol 因特網(wǎng)組管理協(xié)

42、議IGMP messages encapsulated within an IP datagram, with an IP protocol number of 2 使用IP數(shù)據(jù)報封裝IGMP報文，IP首部的高層協(xié)議號為23 IGMP message types:membership_querymembership_reportleave_groupMulticast Routing: Problem Statement多播路由：問題描述Goal: find a tree (or trees) connecting routers having local multicast group me

43、mbers尋找一棵(或多棵)將具有本地多播組成員的路由器連接起來的樹524:Network LayerApproaches for building multicast trees構(gòu)造多播樹的方法source-based tree基于源的樹: different tree from each sender to receivers為每個發(fā)送方到其接收方構(gòu)造不同的樹shortest path trees最短路徑樹reverse path forwarding反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)group-shared tree組共享樹: same tree used by all group members 所有組成員

44、使用相同的樹minimal spanning 最小生成樹(Steiner) center-based trees基于核心的樹Shared treeSource-based trees534:Network LayerShortest Path Tree最短路徑樹Multicast forwarding tree多播轉(zhuǎn)發(fā)樹: tree of shortest path routes from source to all receivers由從源到所有接收方的最短路徑組成的樹Dijkstras algorithmR1R2R3R4R5R6R7216345irouter with attachedgr

45、oup memberrouter with no attachedgroup memberlink used for forwarding,i indicates order linkadded by algorithmLEGENDS: source544:Network LayerReverse Path Forwarding反向路徑轉(zhuǎn)發(fā) if (multicast datagram received on incoming link on shortest path back to center 從入鏈路上接收到的多播數(shù)據(jù)報位于到中心的逆向最短路徑上) then flood datagra

46、m onto all outgoing links向所有出鏈路洪泛數(shù)據(jù)報 else ignore datagram忽略數(shù)據(jù)報rely on routers knowledge of unicast shortest path from it to sender依賴從路由器所具有的它到發(fā)送方的單播最短路徑的知識each router has simple forwarding behavior每臺路由器具有簡單的轉(zhuǎn)發(fā)行為554:Network LayerReverse Path Forwarding: exampleresult is a source-specific reverse SPT得

47、到一棵特定于源的反向SPTR1R2R3R4R5R6R7router with attachedgroup memberrouter with no attachedgroup memberdatagram will be forwardedLEGENDS: sourcedatagram will not be forwarded564:Network LayerReverse Path Forwarding: pruning剪枝forwarding tree contains subtrees with no multicast group members轉(zhuǎn)發(fā)樹包含了沒有多播組成員的子樹no

48、need to forward datagrams down subtree沒有必要向這些子樹轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報“prune” msgs sent upstream by router with no downstream group members “剪枝”報文由下游的無組成員的路由器向上游發(fā)送R1R2R3R4R5R6R7router with attachedgroup memberrouter with no attachedgroup memberprune messageLEGENDS: sourcelinks with multicastforwardingPPP574:Network L

49、ayerShared-Tree共享樹: Steiner TreeSteiner Tree: minimum cost tree connecting all routers with attached group members連接所有與組成員相關(guān)聯(lián)的路由器的最小開銷樹not used in practice實踐中并不使用:computational complexity計算復(fù)雜性information about entire network needed需要整個網(wǎng)絡(luò)的信息rerun whenever a router needs to join/leave當(dāng)一臺路由器加入/離開，需要重新運

50、行該算法584:Network LayerCenter-based trees基于核心的樹single delivery tree shared by all由所有相關(guān)路由器共享的單一交付樹one router identified as “center” of tree有一臺路由器被標(biāo)識為樹的“核心”to join加入:edge router sends unicast join-msg addressed to center router邊緣路由器向核心路由器發(fā)送單播join-msgjoin-msg “processed” by intermediate routers and forwa

51、rded towards center 中間路由器“處理” join-msg并向核心路由器轉(zhuǎn)發(fā)join-msg either hits existing tree branch for this center, or arrives at center join-msg或者到達(dá)現(xiàn)有樹的分支或者到達(dá)核心路由器path taken by join-msg becomes new branch of tree for this router join-msg采用的路徑成為該路由器的樹的新分支594:Network LayerCenter-based trees: exampleSuppose R6

52、chosen as center:R1R2R3R4R5R6R7router with attachedgroup memberrouter with no attachedgroup memberpath order in which join messages generatedLEGEND2131604:Network Layer4:Network Layer61因特網(wǎng)中使用的幾種組播路由協(xié)議 距離向量組播路由選擇協(xié)議 DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)因特網(wǎng)上使用的第一個組播路由選擇協(xié)議基于核心的轉(zhuǎn)發(fā)樹 CBT (Core

53、 Based Tree) 使用核心路由器作為轉(zhuǎn)發(fā)樹的根節(jié)點開放最短路徑優(yōu)先的多播擴展 MOSPF (Multicast Extensions to OSPF) 用于一個機構(gòu)內(nèi)，是OSPF的擴充協(xié)議無關(guān)多播-稀疏方式 PIM-SM (Protocol Independent Multicast-Sparse Mode) 使用和CBT同樣的方法構(gòu)造組播轉(zhuǎn)發(fā)樹，適用于組成員的分布非常分散的情況協(xié)議無關(guān)多播-密集方式 PIM-DM (Protocol Independent Multicast-Dense Mode) 使用洪泛方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報，適用于組成員的分布非常集中的情況ContentsFuncti

54、ons of the network layerRouting and forwardingCongestion controlInternetworkingRouting algorithmsStatic routing and dynamic routingDistance Vector routing algorithmLink State routing algorithmHierarchical routing and Autonomous SystemsIPv4IPv4 packetIPv4 address and NATSubnetting and subnet mask、CID

55、RDHCP、ICMPIPv6Routing protocolsRIPOSPFBGPIP multicastMobile IPNetwork layer device4:Network Layer624:Network Layer63What is mobility?什么是移動性Various degree of mobility, from the network layers perspective從網(wǎng)絡(luò)層的角度看到的不同程度的移動性:no mobility無移動性high mobility高移動性Users moves only within same wireless access ne

56、twork用戶僅在同一個無線接入網(wǎng)中移動User moves between access networks, while maintaining ongoing connections (like cell phone)用戶在接入網(wǎng)絡(luò)之間移動，同時保持當(dāng)前連接(類似手機)User moves between access networks, shutting down while moving between networks用戶在接入網(wǎng)絡(luò)之間移動，并且在移動時關(guān)機4:Network Layer64Mobile Network Architecture移動網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)home networ

57、k歸屬網(wǎng)絡(luò): permanent “home” of mobile(e.g., 128.119.40/24)Permanent address 永久地址: address in home network, can always be used to reach mobile hoste.g., 128.119.40.186home agent歸屬代理: entity that will perform mobility functions on behalf of mobile, when mobile is remotewide area networkcorrespondent 通信主機C

58、are-of-address轉(zhuǎn)交地址: address in foreign network.(e.g., 79.129.13.2) foreign network外部網(wǎng)絡(luò): network in which mobile currently resides (e.g., 79.129.13/24)foreign agent外部代理: entity in visited network that performs mobility functions on behalf of mobile. 4:Network Layer65Mobile IP移動IPMobile IP the Internet architecture and protocols for supporting mobility支持移動性的因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議RFC 3344three components to standard:agent discovery代理發(fā)現(xiàn)registration with home agent向歸屬代理注冊indirect routing of datagrams數(shù)據(jù)報的間接路由4:Network Layer66Mobile IP: agent discovery移動IP:代理發(fā)現(xiàn)agent advertisem