計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程第3版電子教案網(wǎng)絡(luò)互連市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程（第 3 版）第 4 章 網(wǎng)絡(luò)互連第1頁(yè) 第 4 章 網(wǎng)絡(luò)層 4.1 網(wǎng)絡(luò)層提供兩種服務(wù)4.2 網(wǎng)際協(xié)議 IP 4.2.1 虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 4.2.2 分類 IP 地址 4.2.3 IP 地址與硬件地址 4.2.4 地址解析協(xié)議4.2.5 IP 數(shù)據(jù)報(bào)格式 4.2.6 IP 層轉(zhuǎn)發(fā)分組流程第2頁(yè) 第 4 章 網(wǎng)絡(luò)層（續(xù)）4.3 劃分子網(wǎng)和結(jié)構(gòu)超網(wǎng) 4.3.1 劃分子網(wǎng) 4.3.2 使用子網(wǎng)時(shí)分組轉(zhuǎn)發(fā) 4.3.3 無(wú)分類編址 CIDR（結(jié)構(gòu)超網(wǎng)）4.4 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議 ICMP 4.4.1 ICMP 報(bào)文種類 4.4.2 ICMP 應(yīng)用舉例第3頁(yè) 第 4 章 網(wǎng)絡(luò)層（續(xù)）4.5

2、因特網(wǎng)路由選擇協(xié)議 4.5.1 相關(guān)路由選擇協(xié)議幾個(gè)基本概念 4.5.2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP 4.5.3 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 OSPF 4.5.4 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP 4.5.5 路由器組成 4.6 因特網(wǎng)中多播 4.6.1 IP 多播基本概念 4.6.2 在局域網(wǎng)上進(jìn)行硬件多播 4.6.3 IP多播需要兩種協(xié)議第4頁(yè) 第 4 章 網(wǎng)絡(luò)層（續(xù)）4.7 虛擬專用網(wǎng) VPN4.8 下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv6 (Ipng) 4.8.1 處理IP地址耗盡根本辦法 4.8.2 IPv6基本首部格式 4.8.3 IPv6編址 4.8.4 從IPv4向IPv6過渡 4.8.5 ICMPv6第5頁(yè) 本章最主要內(nèi)容(

3、1) 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)概念(2) IP 地址與物理地址關(guān)系(3) 傳統(tǒng)分類 IP 地址（包含子網(wǎng)掩碼）和無(wú)分類域間路由選擇 CIDR(4) 路由選擇協(xié)議工作原理第6頁(yè) 4.1 網(wǎng)絡(luò)層提供兩種服務(wù) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該向運(yùn)輸層提供怎樣服務(wù)（“面向連接”還是“無(wú)連接”）曾引發(fā)了長(zhǎng)久爭(zhēng)論。爭(zhēng)論焦點(diǎn)實(shí)質(zhì)就是：在計(jì)算機(jī)通信中，可靠交付應(yīng)該由誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)？是網(wǎng)絡(luò)還是端系統(tǒng)？ 第7頁(yè) 電信網(wǎng)成功經(jīng)驗(yàn)讓網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)可靠交付 面向連接通信方式 建立虛電路(Virtual Circuit)，以確保雙方通信所需一切網(wǎng)絡(luò)資源。 假如再使用可靠傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，就可使所發(fā)送分組無(wú)差錯(cuò)按序抵達(dá)終點(diǎn)。 第8頁(yè) 應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)

4、據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層虛電路服務(wù)H1 H2虛電路H1 發(fā)送給 H2 全部分組都沿著同一條虛電路傳送第9頁(yè) 虛電路是邏輯連接虛電路表示這只是一條邏輯上連接，分組都沿著這條邏輯連接按照存放轉(zhuǎn)發(fā)方式傳送，而并不是真正建立了一條物理連接。請(qǐng)注意，電路交換電話通信是先建立了一條真正連接。所以分組交換虛連接和電路交換連接只是類似，但并不完全一樣。 第10頁(yè) 因特網(wǎng)采取設(shè)計(jì)思緒網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡(jiǎn)單靈活、無(wú)連接、盡最大努力交付數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送分組時(shí)不需要先建立連接。每一個(gè)分組（即 IP 數(shù)據(jù)報(bào)）獨(dú)立發(fā)送，與其前后分組無(wú)關(guān)（不進(jìn)行編號(hào)）。網(wǎng)絡(luò)層不提供服務(wù)質(zhì)量承諾。即所傳送分組可能

5、犯錯(cuò)、丟失、重復(fù)和失序（不按序抵達(dá)終點(diǎn)），當(dāng)然也不確保分組傳送時(shí)限。 第11頁(yè) 盡最大努力交付好處因?yàn)閭鬏斁W(wǎng)絡(luò)不提供端到端可靠傳輸服務(wù)，這就使網(wǎng)絡(luò)中路由器能夠做得比較簡(jiǎn)單，而且價(jià)格低廉（與電信網(wǎng)交換機(jī)相比較）。假如主機(jī)（即端系統(tǒng)）中進(jìn)程之間通信需要是可靠，那么就由網(wǎng)絡(luò)主機(jī)中運(yùn)輸層負(fù)責(zé)（包含差錯(cuò)處理、流量控制等）。采取這種設(shè)計(jì)思緒好處是：網(wǎng)絡(luò)造價(jià)大大降低，運(yùn)行方式靈活，能夠適應(yīng)各種應(yīng)用。因特網(wǎng)能夠發(fā)展到今日規(guī)模，充分證實(shí)了當(dāng)初采取這種設(shè)計(jì)思緒正確性。 第12頁(yè) 應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)H1 H2IP 數(shù)據(jù)報(bào)丟失H1 發(fā)送給 H2 分組可能沿著

6、不一樣路徑傳送第13頁(yè)虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)對(duì)比對(duì)比方面虛電路服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)思緒可靠通信應(yīng)該由網(wǎng)絡(luò)來(lái)確保可靠通信應(yīng)該由用戶主機(jī)來(lái)確保連接建立必須有不需要終點(diǎn)地址僅在連接建立階段使用，每個(gè)分組使用短虛電路號(hào)每個(gè)分組都有終點(diǎn)完整地址分組轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一條虛電路分組均按照同一路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)分組獨(dú)立選擇路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)結(jié)點(diǎn)出故障時(shí)全部經(jīng)過出故障結(jié)點(diǎn)虛電路均不能工作出故障結(jié)點(diǎn)可能會(huì)丟失分組，一些路由可能會(huì)發(fā)生改變分組次序總是按發(fā)送次序抵達(dá)終點(diǎn)抵達(dá)終點(diǎn)時(shí)不一定按發(fā)送次序端到端差錯(cuò)處理和流量控制能夠由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)，也能夠由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)由用戶主機(jī)負(fù)責(zé) 第14頁(yè) 4.2 網(wǎng)際協(xié)議IP 網(wǎng)際協(xié)議 IP 是 TCP/IP

7、體系中兩個(gè)最主要協(xié)議之一。與 IP 協(xié)議配套使用還有四個(gè)協(xié)議：地址解析協(xié)議 ARP (Address Resolution Protocol)逆地址解析協(xié)議 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議 ICMP (Internet Control Message Protocol)網(wǎng)際組管理協(xié)議 IGMP (Internet Group Management Protocol)第15頁(yè) 網(wǎng)際層 IP 協(xié)議及配套協(xié)議各種應(yīng)用層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)接口層(HTTP, FTP, SMTP 等)物理硬件運(yùn)輸層TCP, UDP應(yīng)用層ICMPIPRARPAR

8、P與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)際層）IGMP第16頁(yè) 互連在一起網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信，會(huì)碰到許多問題需要處理，如：不一樣尋址方案不一樣最大分組長(zhǎng)度不一樣網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制不一樣超時(shí)控制不一樣差錯(cuò)恢復(fù)方法不一樣狀態(tài)匯報(bào)方法不一樣路由選擇技術(shù)不一樣用戶接入控制不一樣服務(wù)（面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)）不一樣管理與控制方式 4.2.1 虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 第17頁(yè) 中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。網(wǎng)絡(luò)層以上中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)。 網(wǎng)絡(luò)相互連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備

9、第18頁(yè) 當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，普通并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這依然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)關(guān)因?yàn)楸容^復(fù)雜，當(dāng)前使用得較少?；ヂ?lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)闅v史原因，許多相關(guān) TCP/IP 文件將網(wǎng)絡(luò)層使用路由器稱為網(wǎng)關(guān)。 網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器 第19頁(yè) 互連網(wǎng)絡(luò)與虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(a) 互連網(wǎng)絡(luò)(b) 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)路由器 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)）第20頁(yè) 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)意義 所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)，它意思就是互連起來(lái)各種物理網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性原來(lái)是客觀存在，不過我們利用 IP 協(xié)議就能夠使這些性能各異網(wǎng)絡(luò)從用戶看起來(lái)好像是一個(gè)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)。使用 IP

10、 協(xié)議虛擬互連網(wǎng)絡(luò)可簡(jiǎn)稱為 IP 網(wǎng)。使用虛擬互連網(wǎng)絡(luò)好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，就好像在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上通信一樣，而看不見互連各詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細(xì)節(jié)。 第21頁(yè)5432154321主機(jī)H1 主機(jī) H2 R1 R4 R5 R2 R3 R1 R2 R3H1 R5 H2 R4間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付直接交付32 21 132 21 132 21 132 21 132 21 1分組在互聯(lián)網(wǎng)中傳送 第22頁(yè) 從網(wǎng)絡(luò)層看 IP 數(shù)據(jù)報(bào)傳送 假如我們只從網(wǎng)絡(luò)層考慮問題，那么 IP 數(shù)據(jù)報(bào)就能夠想象是在網(wǎng)絡(luò)層中傳送。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層IP 數(shù)據(jù)報(bào)H1R1R2R3R4R5H

11、2第23頁(yè) 4.2.2 分類 IP 地址1. IP 地址及其表示方法 我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一、抽象網(wǎng)絡(luò)。IP 地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是唯一 32 位標(biāo)識(shí)符。IP 地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派企業(yè)ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)進(jìn)行分配 第24頁(yè) IP 地址編址方法 分類 IP 地址。這是最基本編址方法，在 1981 年就經(jīng)過了對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。子網(wǎng)劃分。這是對(duì)最基本編址方法改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)RFC 950在 1985 年經(jīng)過。組成超網(wǎng)。這是比較新無(wú)分類編址方法。199

12、3 年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。第25頁(yè) 分類 IP 地址 每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度字段組成，其中一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id，它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到網(wǎng)絡(luò)，而另一個(gè)字段則是主機(jī)號(hào) host-id，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。兩級(jí) IP 地址能夠記為：IP 地址 := , (4-1):= 代表“定義為”第26頁(yè)net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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

13、 101 第27頁(yè)net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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 101A 類地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段 net-id 為 1 字節(jié) 第28頁(yè)net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 類地址1 1 1 0多 播 地 址E

14、 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 01B 類地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段 net-id 為 2 字節(jié) 第29頁(yè)net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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 101C 類地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段 net-id 為 3 字節(jié) 第30頁(yè)net-id24 bithost-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-

15、id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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 101A 類地址主機(jī)號(hào)字段 host-id 為 3 字節(jié) 第31頁(yè)net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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 101B 類地址主機(jī)號(hào)字段 host-id 為 2 字節(jié) 第32頁(yè)net-id24 位host-id24 位

16、net-id16 位net-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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 101C 類地址主機(jī)號(hào)字段 host-id 為 1 字節(jié) 第33頁(yè)net-id24 位host-id24 位net-id16 bitnet-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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 101D

17、 類地址是多播地址 第34頁(yè)net-id24 位host-id24 位net-id16 bitnet-id8 位IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類地址host-id16 位B 類地址C 類地址011host-id8 位D 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 101E 類地址保留為今后使用 第35頁(yè) 點(diǎn)分十進(jìn)制記法 10000000000010110000001100011111 機(jī)器中存放 IP 地址是 32 位 二進(jìn)制代碼10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 位插入一個(gè)空格能夠提升可讀性采取點(diǎn)

18、分十進(jìn)制記法則深入提升可讀性1 128 11 3 31 將每 8 位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)第36頁(yè) 2. 慣用三種類別 IP 地址 IP 地址使用范圍 網(wǎng)絡(luò) 最大 第一個(gè) 最終一個(gè) 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)類別 網(wǎng)絡(luò)數(shù) 可用 可用 中最大 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)數(shù) A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B 16,383(214 1) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (221 1) 192.0.1 223.255.255 254第37頁(yè) IP 地址一些主要特點(diǎn) (1) IP 地址是一個(gè)分等級(jí)地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級(jí)好處是：第一，IP 地址管理機(jī)構(gòu)在分配 IP 地

19、址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而剩下主機(jī)號(hào)則由得到該網(wǎng)絡(luò)號(hào)單位自行分配。這么就方便了 IP 地址管理。第二，路由器僅依據(jù)目標(biāo)主機(jī)所連接網(wǎng)絡(luò)號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目標(biāo)主機(jī)號(hào)），這么就能夠使路由表中項(xiàng)目數(shù)大幅度降低，從而減小了路由表所占存放空間。 第38頁(yè) IP 地址一些主要特點(diǎn) (2) 實(shí)際上 IP 地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路接口。 當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)含有兩個(gè)對(duì)應(yīng) IP 地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id 必須是不一樣。這種主機(jī)稱為多歸屬主機(jī)(multihomed host)。因?yàn)橐粋€(gè)路由器最少應(yīng)該連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這么它才能將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)）

20、，所以一個(gè)路由器最少應(yīng)該有兩個(gè)不一樣 IP 地址。 第39頁(yè) IP 地址一些主要特點(diǎn) (3) 用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來(lái)若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所以這些局域網(wǎng)都含有一樣網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id。(4) 全部分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id 網(wǎng)絡(luò)，范圍很小局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍廣域網(wǎng)，都是平等。 第40頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 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(gè)局域網(wǎng)上主機(jī)或路由器IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣。圖中網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中 net-id 第41頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 IP

21、 地址 B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上主機(jī)或路由器IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣。圖中網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中 net-id 第42頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 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(gè)局域網(wǎng)上主機(jī)或路由器IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣。圖中網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中 net-id 第43頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 IP 地址 B222.1.1.R12

22、22.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上主機(jī)或路由器IP 地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣。圖中網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中 net-id 第44頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 IP 地址 B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是含有兩個(gè)或兩個(gè)以上 IP 地址。路由器每一個(gè)接口都有一個(gè)不一樣網(wǎng)絡(luò)號(hào) IP 地址。 第45頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 IP 地址 B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.L

23、AN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是含有兩個(gè)或兩個(gè)以上 IP 地址。路由器每一個(gè)接口都有一個(gè)不一樣網(wǎng)絡(luò)號(hào) IP 地址。 第46頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 IP 地址 B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是含有兩個(gè)或兩個(gè)以上 IP 地址。路由器每一個(gè)接口都有一個(gè)不一樣網(wǎng)絡(luò)號(hào) IP 地址。 第47頁(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 IP 地址 B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2

24、22.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)路由器直接相連接口處，可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，則這一段連線就組成了一個(gè)只包含一段線路特殊“網(wǎng)絡(luò)” ?，F(xiàn)在常不指明 IP 地址。 第48頁(yè) 4.2.3 IP 地址與硬件地址 TCP 報(bào)文IP 數(shù)據(jù)報(bào)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 地址第49頁(yè)HA1HA5HA4HA3HA6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 第50頁(yè)HA1HA5HA4H

25、A3HA6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(bào)從協(xié)議棧層次上看數(shù)據(jù)流動(dòng) 第51頁(yè)HA1HA5HA4HA3HA6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) H

26、2路由器 R1IP 層上互聯(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(bào)從虛擬 IP 層上看 IP 數(shù)據(jù)報(bào)流動(dòng) 第52頁(yè)HA1HA5HA4HA3HA6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 層上互聯(lián)網(wǎng)MAC 幀IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從 HA1 到 HA3從 HA

27、4 到 HA5從 HA6 到 HA2MAC 幀MAC 幀IP 數(shù)據(jù)報(bào)在鏈路上看 MAC 幀流動(dòng) 第53頁(yè)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1IP 層上互聯(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(bào)在 IP 層抽象互聯(lián)網(wǎng)上只能看到 IP 數(shù)據(jù)報(bào)圖中 IP1IP2 表示從源地址 IP1 到目標(biāo)地址 IP2 兩個(gè)路由器 IP 地址并不出現(xiàn)在 IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部中 第54頁(yè)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2

28、IP6主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1IP 層上互聯(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(bào)路由器只依據(jù)目標(biāo)站 IP 地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇 第55頁(yè)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1IP 層上互聯(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(bào)在詳細(xì)物理網(wǎng)絡(luò)鏈

29、路層只能看見 MAC 幀而看不見 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 第56頁(yè)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1IP 層上互聯(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(bào)IP層抽象互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜細(xì)節(jié)在抽象網(wǎng)絡(luò)層上討論問題，就能夠使用統(tǒng)一、抽象 IP 地址研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間通信 第57頁(yè) 4.2.4 地址解析協(xié)議 ARP 和逆地址解析協(xié)議 RARP IP 地址物理地址ARP物理地址IP 地址RARP第58頁(yè)

30、 地址解析協(xié)議 ARP不論網(wǎng)絡(luò)層使用是什么協(xié)議，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，最終還是必須使用硬件地址。 每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè) ARP 高速緩存(ARP cache)，里面有所在局域網(wǎng)上各主機(jī)和路由器 IP 地址到硬件地址映射表。當(dāng)主機(jī) A 欲向本局域網(wǎng)上某個(gè)主機(jī) B 發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，就先在其 ARP 高速緩存中查看有沒有主機(jī) B IP 地址。如有，就可查出其對(duì)應(yīng)硬件地址，再將此硬件地址寫入 MAC 幀，然后經(jīng)過局域網(wǎng)將該 MAC 幀發(fā)往此硬件地址。 第59頁(yè)ARP 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(qǐng)求分組 ARP 請(qǐng)求ARP 請(qǐng)求ARP

31、請(qǐng)求ARP 請(qǐng)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) 硬件地址我是 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ00-00-C0-15-AD-18 第60頁(yè) ARP 高速緩存作用為了降低網(wǎng)絡(luò)上通信量，主機(jī) A 在發(fā)送其 ARP 請(qǐng)求分組時(shí)，就將自己 IP 地址到硬件地址映射寫入 ARP 請(qǐng)求分組。當(dāng)主機(jī) B 收到 A ARP 請(qǐng)求分組時(shí)，就將主機(jī) A 這一地址映射寫入主機(jī) B 自己 ARP 高速緩存中。這對(duì)主機(jī) B 以后向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)就更方便了。 第61頁(yè) 應(yīng)該注意問題ARP 是

32、處理同一個(gè)局域網(wǎng)上主機(jī)或路由器 IP 地址和硬件地址映射問題。假如所要找主機(jī)和源主機(jī)不在同一個(gè)局域網(wǎng)上，那么就要經(jīng)過 ARP 找到一個(gè)位于本局域網(wǎng)上某個(gè)路由器硬件地址，然后把分組發(fā)送給這個(gè)路由器，讓這個(gè)路由器把分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。剩下工作就由下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)做。第62頁(yè) 應(yīng)該注意問題（續(xù)）從IP地址到硬件地址解析是自動(dòng)進(jìn)行，主機(jī)用戶對(duì)這種地址解析過程是不知道。只要主機(jī)或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上另一個(gè)已知 IP 地址主機(jī)或路由器進(jìn)行通信，ARP 協(xié)議就會(huì)自動(dòng)地將該 IP 地址解析為鏈路層所需要硬件地址。 第63頁(yè) 使用 ARP 四種經(jīng)典情況 發(fā)送方是主機(jī)，要把IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上另一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用

33、ARP 找到目標(biāo)主機(jī)硬件地址。 發(fā)送方是主機(jī)，要把 IP 數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用 ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)路由器硬件地址。剩下工作由這個(gè)路由器來(lái)完成。 發(fā)送方是路由器，要把 IP 數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到本網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用 ARP 找到目標(biāo)主機(jī)硬件地址。 發(fā)送方是路由器，要把 IP 數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用 ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)路由器硬件地址。剩下工作由這個(gè)路由器來(lái)完成。 第64頁(yè) 什么我們不直接使用硬件地址進(jìn)行通信？ 因?yàn)槿澜绱嬖谥魇礁鳂泳W(wǎng)絡(luò)，它們使用不一樣硬件地址。要使這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠相互通信就必須進(jìn)行非常復(fù)雜硬件地址轉(zhuǎn)換工作，所以幾乎是不可能事。連接到

34、因特網(wǎng)主機(jī)都擁有統(tǒng)一 IP 地址，它們之間通信就像連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上那樣簡(jiǎn)單方便，因?yàn)檎{(diào)用 ARP 來(lái)尋找某個(gè)路由器或主機(jī)硬件地址都是由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)進(jìn)行，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是看不見這種調(diào)用過程。 第65頁(yè) 4.2.5 IP 數(shù)據(jù)報(bào)格式 一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，是全部 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須含有。在首部固定部分后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變。 第66頁(yè)固定部分可變部分04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)區(qū) 分 服 務(wù)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù)

35、據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分首 部IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部發(fā)送在前 第67頁(yè)可變部分首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)區(qū) 分 服 務(wù)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分首 部IP 數(shù)據(jù)報(bào)固定部分發(fā)送在前 第68頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分首 部IP 數(shù)據(jù)報(bào)固定部分可變部分區(qū) 分 服 務(wù)發(fā)送在前 第69頁(yè)首部04

36、816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分版本占 4 位，指 IP 協(xié)議版本當(dāng)前 IP 協(xié)議版本號(hào)為 4 (即 IPv4)區(qū) 分 服 務(wù)1. IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部固定部分中各字段 第70頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分首部長(zhǎng)度占 4 位，可表示最大數(shù)值是 15 個(gè)單位(一個(gè)單位為 4

37、 字節(jié))所以 IP 首部長(zhǎng)度最大值是 60 字節(jié)。區(qū) 分 服 務(wù) 第71頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分區(qū)分服務(wù)占 8 位，用來(lái)取得更加好服務(wù)在舊標(biāo)準(zhǔn)中叫做服務(wù)類型，但實(shí)際上一直未被使用過。1998 年這個(gè)字段更名為區(qū)分服務(wù)。只有在使用區(qū)分服務(wù)（DiffServ）時(shí)，這個(gè)字段才起作用。在普通情況下都不使用這個(gè)字段 區(qū) 分 服 務(wù) 第72頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首

38、 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分總長(zhǎng)度占 16 位，指首部和數(shù)據(jù)之和長(zhǎng)度，單位為字節(jié)，所以數(shù)據(jù)報(bào)最大長(zhǎng)度為 65535 字節(jié)?？傞L(zhǎng)度必須不超出最大傳送單元 MTU。 區(qū) 分 服 務(wù) 第73頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分標(biāo)識(shí)(identification) 占 16 位，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)標(biāo)識(shí)。 區(qū) 分 服 務(wù) 第74頁(yè)首部0481619

39、2431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)區(qū) 分 服 務(wù)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分標(biāo)志(flag) 占 3 位，當(dāng)前只有前兩位有意義。標(biāo)志字段最低位是 MF (More Fragment)。MF 1 表示后面“還有分片”。MF 0 表示最終一個(gè)分片。標(biāo)志字段中間一位是 DF (Dont Fragment) 。只有當(dāng) DF 0 時(shí)才允許分片。 第75頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選

40、字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分片偏移(12 位)指出：較長(zhǎng)分組在分片后某片在原分組中相對(duì)位置。片偏移以 8 個(gè)字節(jié)為偏移單位。區(qū) 分 服 務(wù) 第76頁(yè)偏移 = 0/8 = 0偏移 = 0/8= 0偏移 = 1400/8 = 175偏移 = 2800/8 = 350140028003799279913993799需分片數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)片 2數(shù)據(jù)報(bào)片 314002800字節(jié) 0【例4-1】 IP 數(shù)據(jù)報(bào)分片 第77頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏

41、 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分生存時(shí)間(8 位)記為 TTL (Time To Live)數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可經(jīng)過路由器數(shù)最大值。區(qū) 分 服 務(wù) 第78頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分協(xié)議(8 位)字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議方便目標(biāo)主機(jī) IP 層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過程區(qū) 分 服 務(wù) 第79頁(yè)運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層首部TCPUDPICM

42、PIGMPOSPF數(shù) 據(jù) 部 分IP 數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議字段指出應(yīng)將數(shù)據(jù)部分交給哪一個(gè)進(jìn)程 第80頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分首部檢驗(yàn)和(16 位)字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)首部不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)部分。這里不采取 CRC 檢驗(yàn)碼而采取簡(jiǎn)單計(jì)算方法。 區(qū) 分 服 務(wù) 第81頁(yè)發(fā)送端接收端16 位字 116 位字 2置為全 0檢驗(yàn)和16 位字 n16 位反碼算術(shù)運(yùn)算求和取反碼數(shù)據(jù)報(bào)首部IP 數(shù)據(jù)報(bào)16 位檢驗(yàn)和16 位字 116 位字 216 位檢驗(yàn)和

43、16 位字 n16 位反碼算術(shù)運(yùn)算求和16 位結(jié)果取反碼數(shù)據(jù)部分若結(jié)果為 0, 則保留；不然，丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)部分不參加檢驗(yàn)和計(jì)算 第82頁(yè)首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）位首部長(zhǎng)度數(shù) 據(jù) 部 分固定部分可變部分源地址和目地址都各占 4 字節(jié)區(qū) 分 服 務(wù) 第83頁(yè) 2. IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部可變部分 IP 首部可變部分就是一個(gè)選項(xiàng)字段，用來(lái)支持排錯(cuò)、測(cè)量以及安全等辦法，內(nèi)容很豐富。選項(xiàng)字段長(zhǎng)度可變，從 1 個(gè)字節(jié)到 40 個(gè)字節(jié)不等，取決于所選擇項(xiàng)目。增加首部可變部分是

44、為了增加 IP 數(shù)據(jù)報(bào)功效，但這同時(shí)也使得 IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部長(zhǎng)度成為可變。這就增加了每一個(gè)路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)開銷。實(shí)際上這些選項(xiàng)極少被使用。 第84頁(yè) 4.2.6 IP 層轉(zhuǎn)發(fā)分組流程 有四個(gè) A 類網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過三個(gè)路由器連接在一起。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上都可能有成千上萬(wàn)個(gè)主機(jī)。能夠想像，若按目標(biāo)主機(jī)號(hào)來(lái)制作路由表，則所得出路由表就會(huì)過于龐大。但若按主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)制作路由表，那么每一個(gè)路由器中路由表就只包含 4 個(gè)項(xiàng)目。這么就可使路由表大大簡(jiǎn)化。 第85頁(yè) 網(wǎng) 1 網(wǎng) 4 網(wǎng) 3 網(wǎng) 2目標(biāo)主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)下一跳地址直接交付，接口 1直接交付，接口 0路由器 R2 路由表鏈路 4鏈路 3鏈路 2鏈路 1R2R

45、3R101R2R3R1在路由表中，對(duì)每一條路由，最主要是（目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址） 第86頁(yè) 查找路由表依據(jù)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址就能確定下一跳路由器，這么做結(jié)果是： IP 數(shù)據(jù)報(bào)最終一定能夠找到目標(biāo)主機(jī)所在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)上路由器（可能要經(jīng)過屢次間接交付）。 只有抵達(dá)最終一個(gè)路由器時(shí)，才試圖向目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行直接交付。 第87頁(yè) 特定主機(jī)路由 這種路由是為特定目標(biāo)主機(jī)指明一個(gè)路由。采取特定主機(jī)路由可使網(wǎng)絡(luò)管理人員能更方便地控制網(wǎng)絡(luò)和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可在需要考慮某種安全問題時(shí)采取這種特定主機(jī)路由。 第88頁(yè) 默認(rèn)路由(default route)路由器還可采取默認(rèn)路由以降低路由表所占用空間和搜索路由表所用時(shí)間。這

46、種轉(zhuǎn)發(fā)方式在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有極少對(duì)外連接時(shí)是很有用。默認(rèn)路由在主機(jī)發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)往往更能顯示出它好處。假如一個(gè)主機(jī)連接在一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)上，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)只用一個(gè)路由器和因特網(wǎng)連接，那么在這種情況下使用默認(rèn)路由是非常適當(dāng)。 第89頁(yè)N1R1因特網(wǎng)目網(wǎng)絡(luò) 下一跳 N1 直接 N2 R2 默認(rèn) R1路由表N2R2只要目網(wǎng)絡(luò)不是 N1 和 N2，就一律選擇默認(rèn)路由，把數(shù)據(jù)報(bào)先間接交付路由器 R1，讓 R1 再轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。 第90頁(yè) 必須強(qiáng)調(diào)指出 IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部中沒有地方能夠用來(lái)指明“下一跳路由器 IP 地址”。當(dāng)路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)，不是將下一跳路由器 IP 地址填入 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，而是送交下層

47、網(wǎng)絡(luò)接口軟件。網(wǎng)絡(luò)接口軟件使用 ARP 負(fù)責(zé)將下一跳路由器 IP 地址轉(zhuǎn)換成硬件地址，并將此硬件地址放在鏈路層 MAC 幀首部，然后依據(jù)這個(gè)硬件地址找到下一跳路由器。 第91頁(yè)分組轉(zhuǎn)發(fā)算法 (1) 從數(shù)據(jù)報(bào)首部提取目標(biāo)主機(jī) IP 地址 D, 得出目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址為 N。(2) 若網(wǎng)絡(luò) N 與此路由器直接相連，則把數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目標(biāo)主機(jī) D；不然是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中有目標(biāo)地址為 D 特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明下一跳路由器；不然，執(zhí)行(4)。(4) 若路由表中有抵達(dá)網(wǎng)絡(luò) N 路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表指明下一跳路由器；不然，執(zhí)行(5)。(5) 若路由表中有一個(gè)

48、默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明默認(rèn)路由器；不然，執(zhí)行(6)。(6) 匯報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)分組犯錯(cuò)。 第92頁(yè) 4.3 劃分子網(wǎng)和結(jié)構(gòu)超網(wǎng)4.3.1 劃分子網(wǎng)1. 從兩級(jí) IP 地址到三級(jí) IP 地址 在 ARPANET 早期，IP 地址設(shè)計(jì)確實(shí)不夠合理。IP 地址空間利用率有時(shí)很低。 給每一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)會(huì)使路由表變得太大因而使網(wǎng)絡(luò)性能變壞。 兩級(jí) IP 地址不夠靈活。 第93頁(yè) 從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個(gè)“子網(wǎng)號(hào)字段”，使兩級(jí) IP 地址變成為三級(jí) 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)正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 三級(jí) IP 地址 第

49、94頁(yè) 劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部事情。單位對(duì)外依然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)位作為子網(wǎng)號(hào) subnet-id，而主機(jī)號(hào) host-id 也就對(duì)應(yīng)降低了若干個(gè)位。IP地址 := , , (4-2) 劃分子網(wǎng)基本思緒 第95頁(yè) 凡是從其它網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī) IP 數(shù)據(jù)報(bào)，依然是依據(jù) IP 數(shù)據(jù)報(bào)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上路由器。然后此路由器在收到 IP 數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id 和子網(wǎng)號(hào) subnet-id 找到目標(biāo)子網(wǎng)。最終就將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目標(biāo)主機(jī)。 劃分子網(wǎng)基本思緒（續(xù)） 第96頁(yè)01014563全部到網(wǎng)絡(luò) 分組均抵達(dá)此路由

50、器我網(wǎng)絡(luò)地址是 R1R3R2網(wǎng)絡(luò)一個(gè)未劃分子網(wǎng) B 類網(wǎng)絡(luò) 第97頁(yè)劃分為三個(gè)子網(wǎng)后對(duì)外仍是一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 01014563子網(wǎng) 子網(wǎng) 子網(wǎng) 全部抵達(dá)網(wǎng)絡(luò) 分組均抵達(dá)此路由器網(wǎng)絡(luò)R1R3R2 第98頁(yè) 當(dāng)沒有劃分子網(wǎng)時(shí)，IP 地址是兩級(jí)結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)后 IP 地址就變成了三級(jí)結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)只是把 IP 地址主機(jī)號(hào) host-id 這部分進(jìn)行再劃分，而不改變 IP 地址原來(lái)網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id。 劃分子網(wǎng)后變成了三級(jí)結(jié)構(gòu) 第99頁(yè) 從一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部并無(wú)法判斷源主機(jī)或目標(biāo)主機(jī)所連接網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)劃分。使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)能夠找出 IP 地址中子網(wǎng)部分。 2. 子網(wǎng)掩碼第10

51、0頁(yè) IP 地址各字段和子網(wǎng)掩碼 145 . 13 .3 . 10兩級(jí) IP 地址子網(wǎng)號(hào)為 3 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)號(hào)三級(jí) IP 地址主機(jī)號(hào)子網(wǎng)掩碼net-idhost-id子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00net-idsubnet-idhost-id145 . 13 .145 . 13 . 33 . 10第101頁(yè) (IP 地址) AND (子網(wǎng)掩碼) =網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id主機(jī)號(hào) host-id兩級(jí) IP 地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)三級(jí) IP 地址主機(jī)號(hào)net-idhost-idsubnet-id子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)

52、掩碼子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-id0逐位進(jìn)行 AND 運(yùn)算第102頁(yè)1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0net-idnet-id

53、host-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host-id 為全 0host-id 為全 0默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 第103頁(yè) 子網(wǎng)掩碼是一個(gè)主要屬性子網(wǎng)掩碼是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)主要屬性。路由器在和相鄰路由器交換路由信息時(shí)，必須把自己所在網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）子網(wǎng)掩碼告訴相鄰路由器。路由器路由表中每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼。若一個(gè)路由器連接在兩個(gè)子網(wǎng)上就擁有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址和兩個(gè)子網(wǎng)掩碼。第104頁(yè)141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

54、 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0【例4-2】已知 IP 地址是 4，子網(wǎng)掩碼是 。試求網(wǎng)絡(luò)地址。 (a) 點(diǎn)分十進(jìn)制表示 IP 地址(c) 子網(wǎng)掩碼是 0 0 0 0 0 0 0 0141 . 14 . 72 . 24141 . 14 .64 . 0. 00 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24(b) IP 地址第 3 字節(jié)是二進(jìn)制(d) IP 地址與子網(wǎng)掩碼逐位相與(e) 網(wǎng)絡(luò)地址（點(diǎn)分十進(jìn)制表示） 第105頁(yè)141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0【例4-

55、3】在上例中，若子網(wǎng)掩碼改為。試求網(wǎng)絡(luò)地址，討論所得結(jié)果。 (a) 點(diǎn)分十進(jìn)制表示 IP 地址(c) 子網(wǎng)掩碼是 0 0 0 0 0 0 0 0141 . 14 . 72 . 24141 . 14 .64 . 0. 00 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24(b) IP 地址第 3 字節(jié)是二進(jìn)制(d) IP 地址與子網(wǎng)掩碼逐位相與(e) 網(wǎng)絡(luò)地址（點(diǎn)分十進(jìn)制表示）不一樣子網(wǎng)掩碼得出相同網(wǎng)絡(luò)地址。但不一樣掩碼效果是不一樣。 第106頁(yè) 在不劃分子網(wǎng)兩級(jí) IP 地址下，從 IP 地址得出網(wǎng)絡(luò)地址是個(gè)很簡(jiǎn)單事。但在劃分子網(wǎng)情況下，從 IP 地址卻不能唯一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)

56、地址取決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采取子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)首部并沒有提供子網(wǎng)掩碼信息。所以分組轉(zhuǎn)發(fā)算法也必須做對(duì)應(yīng)改動(dòng)。 4.3.2 使用子網(wǎng)掩碼分組轉(zhuǎn)發(fā)第107頁(yè) 在劃分子網(wǎng)情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組算法 (1) 從收到分組首部提取目標(biāo) IP 地址 D。(2) 先用各網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，看是否和 對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。 不然就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中有目標(biāo)地址為 D 特定主機(jī)路由，則將 分組傳送給指明下一跳路由器；不然，執(zhí)行(4)。(4) 對(duì)路由表中每一行子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”， 若其結(jié)果與該行目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送 給該行指明下一跳路由器；不然

57、，執(zhí)行(5)。(5) 若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表 中所指明默認(rèn)路由器；不然，執(zhí)行(6)。(6) 匯報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)分組犯錯(cuò)。第108頁(yè)0目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口 0接口 1R23H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 2830R1 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【例4-4】已知互聯(lián)網(wǎng)和路由器 R1 中路由表。主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送分組。試討論 R1 收到 H1 向 H2 發(fā)送分組后查找路由表過程。 第109頁(yè)主機(jī) H1 要發(fā)送分組給 H2 0目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳2828

58、28接口 0接口 1R2R1 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)送分組目標(biāo) IP 地址：38請(qǐng)注意：H1 并不知道 H2 連接在哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。H1 僅僅知道 H2 IP 地址是38所以 H1 首先檢驗(yàn)主機(jī) 38 是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上假如是，則直接交付；不然，就送交路由器 R1，并逐項(xiàng)查找路由表。 第110頁(yè)0目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口 0接口 1R2H1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 28H23

59、380129H3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)子網(wǎng)掩碼 28與分組 IP 地址 38 逐比特相“與”(AND 操作) 28 AND 38 計(jì)算255 就是二進(jìn)制全 1，所以 255 AND xyz = xyz，這里只需計(jì)算最終 128 AND 138 即可。128 10000000138 10001010逐比特 AND 操作后：10000000 12828128. 30. 33.138128. 30. 33.128逐比特 AND 操作 H1 網(wǎng)絡(luò)地址 第111頁(yè)所以 H1 必須把分組傳送到路由器 R1然后逐項(xiàng)查找路由表0目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口 0接口

60、 1R2R1 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 第112頁(yè)路由器 R1 收到分組后就用路由表中第 1 個(gè)項(xiàng)目子網(wǎng)掩碼和 38 逐比特 AND 操作 0目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口 0接口 1R2R1 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 228 AND 38 = 28不匹配!（因?yàn)?8 與路由表中 不一致）R1 收到分組