第07章 網(wǎng)絡(luò)互連(新)

本章最重要的概念是： ·IP地址與物理地址的關(guān)系。 ·分類的IP地址(包括子網(wǎng)掩碼)。 ·路由選擇協(xié)議的工作原理。 對(duì)上述概念務(wù)必弄清楚。第7章網(wǎng)絡(luò)互連7.1路由器在網(wǎng)際互連中的作用7.2因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議IP7.3劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)7.4因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP7.5因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議7.6IP多播和因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP7.7下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6(IPng)當(dāng)主機(jī)A要向另一個(gè)主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先要檢查目的主機(jī)B是否與源主機(jī)A連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。如果是，就將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)B而不需要通過(guò)路由器。但如果目的主機(jī)與源主機(jī)A不是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，則應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)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(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。這就叫作間接交付。7.1路由器在網(wǎng)際互連中的作用7.1.1路由器的構(gòu)成直接交付和間接交付間接交付間接交付間接交付ABC直接交付直接交付直接交付不需要使用路由器但間接交付就必須使用路由器典型的路由器的結(jié)構(gòu)路由選擇路由選擇處理機(jī)路由選擇協(xié)議路由表3輸入端口3交換結(jié)構(gòu)輸入端口輸出端口分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理輸出端口……11133122223——網(wǎng)絡(luò)層2——數(shù)據(jù)鏈路層1——物理層“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的IP數(shù)據(jù)報(bào)從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。“路由選擇”(routing)則是按照分布式算法，根據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓闆r，動(dòng)態(tài)地改變所選擇的路由。路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的。而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。在討論路由選擇的原理時(shí)，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表的區(qū)別，輸入端口對(duì)線路上

收到的分組的處理數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢?，將分組送到網(wǎng)絡(luò)層的隊(duì)列中排隊(duì)等待處理。這會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)延。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)

交換結(jié)構(gòu)輸入端口的處理從線路接收分組查表和轉(zhuǎn)發(fā)輸出端口將交換結(jié)構(gòu)傳送來(lái)的分組發(fā)送到線路當(dāng)交換結(jié)構(gòu)傳送過(guò)來(lái)的分組先進(jìn)行緩存。數(shù)據(jù)鏈路層處理模塊將分組加上鏈路層的首部和尾部，交給物理層后發(fā)送到外部線路。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)輸出端口的處理向線路發(fā)送分組緩存管理交換結(jié)構(gòu)分組丟棄若路由器處理分組的速率趕不上分組進(jìn)入隊(duì)列的速率，則隊(duì)列的可用存儲(chǔ)空間最終必定減少到零，這就使后面再進(jìn)入隊(duì)列的分組由于沒(méi)有存儲(chǔ)空間而只能被丟棄。路由器中的輸入或輸出隊(duì)列產(chǎn)生溢出是造成分組丟失的重要原因。7.1.2交換結(jié)構(gòu)I1I3I2O1O2存儲(chǔ)器I1I3I2O1O2I1I3I2O1O2O3(a)通過(guò)存儲(chǔ)器(c)通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)(b)通過(guò)總線總線互連網(wǎng)絡(luò)O3O3互連在一起的網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信，會(huì)遇到許多問(wèn)題需要解決，如：不同的尋址方案不同的最大分組長(zhǎng)度不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制不同的超時(shí)控制不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法不同的狀態(tài)報(bào)告方法不同的路由選擇技術(shù)不同的用戶接入控制不同的服務(wù)（面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)）不同的管理與控制方式7.1.3互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)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)：集線器(Hub)。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或交換機(jī)(Switch)。網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(Router)。網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(Gateway)。

網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)

要使用一些中間設(shè)備當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器互連網(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)（IP網(wǎng)）虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的意義所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)，它的意思就是互連起來(lái)的各種物理網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性本來(lái)是客觀存在的，但是我們利用IP協(xié)議就可以使這些性能各異的網(wǎng)絡(luò)從用戶看起來(lái)好像是一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。使用IP協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡(luò)可簡(jiǎn)稱為IP網(wǎng)。使用虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上的主機(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(jiàn)互連的各具體的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細(xì)節(jié)。名詞internet和Internet以小寫字母i開(kāi)始的internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個(gè)通用名詞，它泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的虛擬網(wǎng)絡(luò)。以大寫字母I開(kāi)始的的Internet（因特網(wǎng)）則是一個(gè)專用名詞，它指當(dāng)前全球最大的、開(kāi)放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用TCP/IP

協(xié)議族，且其前身是美國(guó)的ARPANET。7.2因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議IP網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有四個(gè)協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析協(xié)議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)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IGMP7.2.1分類的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)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是惟一的32bit的標(biāo)識(shí)符。IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)進(jìn)行分配。

IP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(guò)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。子網(wǎng)的劃分。這是對(duì)最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)[RFC950]在1985年通過(guò)。構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無(wú)分類編址方法。1993年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。分類IP地址每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成，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）所連接到的網(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)的IP地址可以記為：IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}(7-1)::=代表“定義為”net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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101net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段net-id為1字節(jié)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段net-id為2字節(jié)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段net-id為3字節(jié)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的主機(jī)號(hào)字段host-id為3字節(jié)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的主機(jī)號(hào)字段host-id為2字節(jié)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的主機(jī)號(hào)字段host-id為1字節(jié)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001D類地址是多播地址

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001E類地址保留為今后使用

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段2.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(gè)最后一個(gè)每個(gè)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(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)數(shù)A126(27–2)112616,777,214B16,383(214-1)128.1191.25565,534C2,097,151(221-1)192.0.1223.255.255254一般不使用的特殊IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)源地址使用目的地址使用代表的意思00可以不可以本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)0host-id可以不可以本網(wǎng)絡(luò)上的某主機(jī)host-id全1全1不可以可以只在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播net-id全1不可以可以對(duì)net-id上所有主機(jī)廣播127任何數(shù)可以可以用做本地軟件環(huán)回測(cè)試之用路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的步驟先按所要找的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)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(hào)host-id將數(shù)據(jù)報(bào)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(gè)分組時(shí)能夠更快地將地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)提取出來(lái)。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(gè)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)IP地址的一些重要特點(diǎn)(1)IP地址是一種分等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級(jí)的好處是：第一，IP地址管理機(jī)構(gòu)在分配IP地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而剩下的主機(jī)號(hào)則由得到該網(wǎng)絡(luò)號(hào)的單位自行分配。這樣就方便了IP地址的管理。第二，路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號(hào)），這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲(chǔ)空間。(2)實(shí)際上IP地址是標(biāo)志“一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口”。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)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id必須是不同的。由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將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)），因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的IP地址。IP地址的一些重要特點(diǎn)(3)用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來(lái)的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id。(4)所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。IP地址的一些重要特點(diǎn)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(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id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(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id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(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id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(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址。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(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址?；ヂ?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(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址?；ヂ?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(gè)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)”。現(xiàn)在常不指明IP地址。7.2.2IP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)通信的路徑H1→經(jīng)過(guò)R1轉(zhuǎn)發(fā)→再經(jīng)過(guò)R2轉(zhuǎn)發(fā)→H2查找路由表查找路由表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層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→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)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng)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層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→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)從虛擬的IP層上看IP數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng)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層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→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)在鏈路上看MAC幀的流動(dòng)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R2IP1→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層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報(bào)圖中的IP1→IP2表示從源地址IP1到目的地址IP2

兩個(gè)路由器的IP地址并不出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部中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R2IP1→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)路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→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)在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層只能看見(jiàn)MAC幀而看不見(jiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→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(wèn)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；

上頁(yè)圖特別強(qiáng)調(diào)了IP地址與硬件地址的區(qū)別。表7-2歸納了這種區(qū)別。 強(qiáng)調(diào)指出的是： （1）在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報(bào)。 （2）雖然在IP數(shù)據(jù)報(bào)首部有源站IP地址，但路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇。 （3）在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層，只能看見(jiàn)MAC幀 （4）盡管互連在一起的網(wǎng)絡(luò)的硬件地址體系各不相同，但I(xiàn)P層抽象的互聯(lián)網(wǎng)卻屏蔽了下層這些很復(fù)雜的細(xì)節(jié)。7.2.3地址解析協(xié)議ARP和

逆地址解析協(xié)議RARP不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(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(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。當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)B發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，就先在其ARP高速緩存中查看有無(wú)主機(jī)B的IP地址。如有，就可查出其對(duì)應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫入MAC幀，然后通過(guò)局域網(wǎng)將該MAC幀發(fā)往此硬件地址。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)的硬件地址我是硬件地址是08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ00-00-C0-15-AD-18ARP高速緩存的作用為了減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量和提高ARP解析速度，主機(jī)A在發(fā)送其ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將自己的IP地址到硬件地址的映射寫入ARP請(qǐng)求分組。當(dāng)主機(jī)B收到A的ARP請(qǐng)求分組時(shí)，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(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。應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題ARP是解決同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址和硬件地址的映射問(wèn)題。如果所要找的主機(jī)和源主機(jī)不在同一個(gè)局域網(wǎng)上，那么就要通過(guò)ARP找到一個(gè)位于本局域網(wǎng)上的某個(gè)路由器的硬件地址，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)。剩下的工作就由下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)做。從IP地址到硬件地址的解析是自動(dòng)進(jìn)行的，主機(jī)的用戶對(duì)這種地址解析過(guò)程是不知道的。只要主機(jī)或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)已知IP地址的主機(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的硬件地址。應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題為什么我們不直接

使用硬件地址進(jìn)行通信？由于全世界存在著各式各樣的網(wǎng)絡(luò)，它們使用不同的硬件地址。要使這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠互相通信就必須進(jìn)行非常復(fù)雜的硬件地址轉(zhuǎn)換工作，因此幾乎是不可能的事。連接到因特網(wǎng)的主機(jī)都擁有統(tǒng)一的IP地址，它們之間的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)的硬件地址都是由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)進(jìn)行的，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是看不見(jiàn)這種調(diào)用過(guò)程的。ARP命令的使用arp-a：查看ARP緩存表中的內(nèi)容arp-d：清除ARP緩存arp-sIP地址MAC地址：添加靜態(tài)ARP緩存項(xiàng)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(wú)盤工作站。因此RARP協(xié)議目前已很少使用。7.2.4IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報(bào)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(zhǎng)度是可變的。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)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特?cái)?shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報(bào)首部發(fā)送在前可變部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特?cái)?shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報(bào)固定部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特?cái)?shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報(bào)固定部分可變部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)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(hào)為4(即IPv4)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分首部長(zhǎng)度——占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個(gè)單位(一個(gè)單位為4字節(jié))因此IP的首部長(zhǎng)度的最大值是60字節(jié)。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)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(lái)獲得更好的服務(wù)這個(gè)字段以前一直沒(méi)有被人們使用首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分總長(zhǎng)度——占16bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長(zhǎng)度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)?？傞L(zhǎng)度必須不超過(guò)最大傳送單元MTU。

首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分標(biāo)識(shí)(identification)占16bit，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)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(gè)比特有意義。標(biāo)志字段的最低位是MF(MoreFragment)。MF1表示后面“還有分片”。MF0表示最后一個(gè)分片。標(biāo)志字段中間的一位是DF(Don'tFragment)。只有當(dāng)DF0時(shí)才允許分片。

首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分片偏移(12bit)指出：較長(zhǎng)的分組在分片后某片在原分組中的相對(duì)位置。片偏移以8個(gè)字節(jié)為偏移單位。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(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)0IP數(shù)據(jù)報(bào)分片的舉例數(shù)據(jù)報(bào)片2再次分片：數(shù)據(jù)報(bào)片2-1（800字節(jié)）數(shù)據(jù)報(bào)片2-2（600字節(jié)）總長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)MFDF片偏移數(shù)據(jù)報(bào)片2-18201234510175數(shù)據(jù)報(bào)片2-26201234510275首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分生存時(shí)間(8bit)記為TTL(TimeToLive)，這是為了限制數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的生存時(shí)間，其單位最初是秒，但為了方便，現(xiàn)在都用“跳數(shù)”作為TTL的單位。即規(guī)定數(shù)據(jù)報(bào)在因特網(wǎng)中至多可以經(jīng)過(guò)多少個(gè)路由器。數(shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，其TTL值就減1。TTL減為0，丟棄數(shù)據(jù)報(bào)。TTL值設(shè)置為1，本局域網(wǎng)傳送。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)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(bào)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(gè)處理過(guò)程運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層首部TCPUDPICMPIGMPOSPF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)程首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分首部檢驗(yàn)和(16bit)字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部不包括數(shù)據(jù)部分。一般不采用

CRC

檢驗(yàn)碼而采用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)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)2.IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分IP首部的可變部分就是一個(gè)選項(xiàng)字段，用來(lái)支持排錯(cuò)、測(cè)量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。選項(xiàng)字段的長(zhǎng)度可變，從1個(gè)字節(jié)到40個(gè)字節(jié)不等，取決于所選擇的項(xiàng)目。增加首部的可變部分是為了增加IP數(shù)據(jù)報(bào)的功能，但這同時(shí)也使得IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部長(zhǎng)度成為可變的。這就增加了每一個(gè)路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的開(kāi)銷。實(shí)際上這些選項(xiàng)很少被使用。7.2.5IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程路由器和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)有些區(qū)別：

路由器是用來(lái)連接不同的網(wǎng)絡(luò)，而結(jié)點(diǎn)交換機(jī)只是在一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)中工作。路由器是專門用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組的，而結(jié)點(diǎn)交換機(jī)還可接上許多個(gè)主機(jī)。路由器使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，而結(jié)點(diǎn)交換機(jī)使用所在廣域網(wǎng)的特定協(xié)議。路由器根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址找出下一個(gè)路由器，而結(jié)點(diǎn)交換機(jī)則根據(jù)目的站所接入的交換機(jī)號(hào)找出下一跳（即下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)）。網(wǎng)

1網(wǎng)

4網(wǎng)

3網(wǎng)

2目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)下一跳路由器的地址直接交付，接口1直接交付，接口0路由器R2的路由表鏈路

4鏈路

3鏈路

2鏈路

1R2R3R101R2R3R1在路由表中，對(duì)每一條路由，最主要的是（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址）將網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為一條鏈路分組轉(zhuǎn)發(fā)算法(1)從數(shù)據(jù)報(bào)的首部提取目的站的

IP

地址

D,得出目的網(wǎng)絡(luò)地址為

N。(2)若網(wǎng)絡(luò)

N與此路由器直接相連，則直接將數(shù)據(jù)報(bào)交付給目的站

D；否則是間接交付，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，則將數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路由，則將數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。必須強(qiáng)調(diào)指出IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部中沒(méi)有地方可以用來(lái)指明“下一跳路由器的IP地址”。當(dāng)路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)，不是將下一跳路由器的IP地址填入IP數(shù)據(jù)報(bào)，而是送交下層的網(wǎng)絡(luò)接口軟件。網(wǎng)絡(luò)接口軟件使用ARP負(fù)責(zé)將下一跳路由器的IP地址轉(zhuǎn)換成硬件地址，并將此硬件地址放在鏈路層的MAC幀的首部，然后根據(jù)這個(gè)硬件地址找到下一跳路由器。7.3劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)7.3.1子網(wǎng)的劃分1．劃分子網(wǎng)的概念和思路

第一，IP地址空間的利用率有時(shí)很低。 第二，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。 第三，兩級(jí)的IP地址不夠靈活。2．子網(wǎng)的劃分劃分思路：

從主機(jī)號(hào)中借用若干位作為子網(wǎng)號(hào)subnet-id;三級(jí)IP地址格式：

IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<子網(wǎng)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}(7-1)3．子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩碼和IP地址一樣長(zhǎng)，都是32bit，并且是由一串1和跟隨的一串0組成。

網(wǎng)絡(luò)地址(即子網(wǎng)地址)就是將主機(jī)號(hào)置為全0的IP地址。這也是將子網(wǎng)掩碼和IP地址逐比特相“與”(AND)的結(jié)果。 對(duì)于連接在一個(gè)子網(wǎng)上的所有主機(jī)和路由器，其子網(wǎng)掩碼都是同樣的。子網(wǎng)掩碼是整個(gè)子網(wǎng)的一個(gè)重要屬性。不劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼A類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：B類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：C類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼 由一串1(網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào))和一串0（主機(jī)號(hào)）組成 圖7-17表示一個(gè)單位擁有一個(gè)B類IP地址，網(wǎng)絡(luò)地址是(net-id是145.13)。 現(xiàn)將圖7-17的網(wǎng)絡(luò)劃分為三個(gè)子網(wǎng)，如圖7-18所示。 我們以一個(gè)B類地址為例，說(shuō)明可以有多少種子網(wǎng)劃分的方法。在采用固定長(zhǎng)度子網(wǎng)時(shí)，所劃分的所有子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼都是相同的，如表7-5所示。例1

已知IP地址是4，子網(wǎng)掩碼是。試求網(wǎng)絡(luò)地址。例2

若上例中子網(wǎng)掩碼是。試求網(wǎng)絡(luò)地址。

7.3.2在使用子網(wǎng)時(shí)分組的轉(zhuǎn)發(fā) 路由表中的每行主要應(yīng)包括目的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼和下一跳地址。 圖7-20畫出了包括三個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?.4因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP

為了提高IP數(shù)據(jù)報(bào)交付成功的機(jī)會(huì)，在網(wǎng)際層使用了因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)[RFC792]。ICMP報(bào)文格式如圖7-22所示。 ICMP報(bào)文的種類有兩種，即ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文和ICMP詢問(wèn)報(bào)文。 ICMP報(bào)文的類型字段的值與ICMP報(bào)文類型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表7-7所示。 ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文共有五種，即： ·目的站不可達(dá) ·源站抑制 ·時(shí)間超過(guò) ·參數(shù)問(wèn)題 ·改變路由(重定向) ICMP報(bào)文的數(shù)據(jù)字段由兩部分組成，一部分是收到的需要進(jìn)行差錯(cuò)報(bào)告的IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部，另一部分是IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)字段的前8個(gè)字節(jié)，如圖7-23所示。 下面是不應(yīng)發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文的幾種情況。 ·對(duì)ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文不再發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。 ·對(duì)第一個(gè)分片的數(shù)據(jù)報(bào)片的所有后續(xù)數(shù)據(jù)報(bào)片都不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。 ·對(duì)具有多播地址的數(shù)據(jù)報(bào)都不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。 ·對(duì)具有特殊地址(如或)的數(shù)據(jù)報(bào)不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。 ICMP詢問(wèn)報(bào)文有四種，即回送請(qǐng)求和回答、時(shí)間戳請(qǐng)求和回答、掩碼地址請(qǐng)求和回答以及路由器詢問(wèn)和通告。7.5因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議7.5.1有關(guān)路由選擇協(xié)議的幾個(gè)基本概念1．理想的路由算法 一個(gè)理想的路由算法應(yīng)具有如下的一些特點(diǎn)[BELL86]： （1）算法必須是正確的和完整的。 （2）算法在計(jì)算上應(yīng)簡(jiǎn)單。

（3）算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，這就是說(shuō)，要有自適應(yīng)性。 （4）算法應(yīng)具有穩(wěn)定性。 （5）算法應(yīng)是公平的。這就是說(shuō)，算法應(yīng)對(duì)所有用戶(除對(duì)少數(shù)優(yōu)先級(jí)高的用戶)都是平等的。例如，若使某一對(duì)用戶的端到端時(shí)延為最小，但不考慮其他的廣大用戶，這就明顯地不符合公平性的要求。 （6）算法應(yīng)是最佳的。所謂“最佳”只能是相對(duì)于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。2．分層次的路由選擇協(xié)議 因特網(wǎng)就把路由選擇協(xié)議劃分為兩大類，即： ·內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)。 ·外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(ExternalGatewayProtocol)。 自治系統(tǒng)之間的路由選擇也稱為域間路由選擇(interdomainrouting)，而在自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由選擇稱為域內(nèi)路由選擇(intradomainrouting)。 圖7-24為三個(gè)自治系統(tǒng)互連在一起的示意圖

使用分層次的路由選擇方法，可將因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議劃分為： ·內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP：具體的協(xié)議有多種，如RIP和OSPF等。 ·外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP：目前使用的協(xié)議就是BGP。7.5.2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP 路由信息協(xié)議RIP(RoutingInformationProtocol)是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP中使用得最廣泛的一個(gè)[RFC1058]。RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議，是因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，其最大優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單。 RIP存在的一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。7.5.3內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF1．OSPF協(xié)議的基本特點(diǎn) OSPF的三個(gè)要點(diǎn)： （1）向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息。 （2）發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)，但這只是路由器所知道的部分信息。 （3）只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。 圖7-25就表示一個(gè)自治系統(tǒng)劃分為4個(gè)區(qū)域。 OSPF還具有下列的一些特點(diǎn)： ·對(duì)一個(gè)給定的目的網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)IP的服務(wù)類型ToS計(jì)算出不同的路由。 ·在路由分組中包含子網(wǎng)掩碼，它支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分。 ·鏈路的度量可以是165535中的任何一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)，因此十分靈活。 ·如果到同一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)有多條費(fèi)用相同的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡(loadbalancing)。 ·具有鑒別的功能，保證了僅在可信賴的路由器之間交換鏈路狀態(tài)信息。 ·由于網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)可能經(jīng)常發(fā)生變化，因此OSPF讓每一個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè)32bit的序號(hào)，序號(hào)越大狀態(tài)就越新。2．OSPF的5種分組類型 OSPF共有以下5種分組類型。 ·類型1，問(wèn)候(Hello)分組 ·類型2，數(shù)據(jù)庫(kù)描述(DatabaseDescription)分組 ·類型3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求(LinkStateRequest)分組 ·類型4，鏈路狀態(tài)更新(LinkStateUpdate)分組 ·類型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(LinkStateAcknowledgment)分組 OSPF使用的是可靠的洪泛法，其要點(diǎn)如圖7-26所示。7.5.4外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(如RIP或OSPF)主要是設(shè)法使數(shù)據(jù)報(bào)在一個(gè)自治系統(tǒng)中盡可能有效地從源站傳送到目的站。在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部并不需要考慮其他方面的策略。然而BGP使用的環(huán)境卻不同。這是因?yàn)椋? 第一，因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得域間路由選擇非常困難。 第二，由于各自治系統(tǒng)