《artX網(wǎng)絡(luò)互連》2022優(yōu)秀文檔

PartX網(wǎng)絡(luò)互連Part1(概念,IP地址,IP路由,IP數(shù)據(jù)報(bào),地址解析〕網(wǎng)絡(luò)互連的緣由局域網(wǎng)費(fèi)用低范圍有限廣域網(wǎng)費(fèi)用高范圍廣異構(gòu)性不可防止Nosinglenetworkingtechnologyisbestforallneeds沒有哪一種網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)可以適宜一切的需求。通用效力的概念網(wǎng)絡(luò)互連中的根本概念先驅(qū)：網(wǎng)，恣意兩臺(tái)通訊通用效力：網(wǎng)絡(luò)中的恣意一對(duì)計(jì)算機(jī)可以互連符合需求在異構(gòu)世界中實(shí)現(xiàn)起來大有費(fèi)事異構(gòu)性與通用效力網(wǎng)絡(luò)之間的不兼容性電子特性信號(hào)和數(shù)據(jù)編碼的方式信息包格式地址方案雖然非常需求通用性效力，網(wǎng)絡(luò)硬件和物理地址之間的不兼容性妨礙了運(yùn)用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)展互連。網(wǎng)絡(luò)互連從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開場(chǎng)銜接物理網(wǎng)絡(luò)用軟件來使產(chǎn)生的系統(tǒng)同構(gòu)稱為互連網(wǎng)internetwork或因特網(wǎng)internet如何銜接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)？采用一種特殊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：可以完成網(wǎng)絡(luò)銜接義務(wù)具有特殊用途適宜局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)稱為網(wǎng)絡(luò)路由器：Internetrouter網(wǎng)關(guān)：Internetgateway路由器圖示云代表恣意網(wǎng)絡(luò)技術(shù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)一個(gè)接口重要思想路由器是一臺(tái)可以完成網(wǎng)絡(luò)銜接義務(wù)的、具有特殊用途的計(jì)算機(jī)。路由器可以將采用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)銜接起來,包括運(yùn)用不同的媒介、不同物理地址方式,和不同幀構(gòu)造格式的網(wǎng)絡(luò)。互連網(wǎng)體系構(gòu)造多個(gè)網(wǎng)絡(luò)路由器銜接的網(wǎng)絡(luò)主機(jī)〔Host〕銜接在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上單一路由器的缺乏CPU的功率和內(nèi)存I/O性能互連網(wǎng)目的:實(shí)現(xiàn)一個(gè)單一的、無縫的通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供通用效力：每個(gè)計(jì)算機(jī)一個(gè)地址任何計(jì)算機(jī)均可向其他計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包隱藏物理銜接、物理地址、路由信息等異構(gòu)細(xì)節(jié)互連網(wǎng)概念如何隱藏異構(gòu)性構(gòu)造一個(gè)“虛擬〞網(wǎng)絡(luò)需求發(fā)明地址方式命名方式實(shí)現(xiàn)方法協(xié)議軟件留意:效力器和路由器都需求協(xié)議軟件

互連網(wǎng)協(xié)議TCP/IP包含多個(gè)協(xié)議：協(xié)議suite協(xié)同任務(wù)分為五個(gè)概念層TCP/IP的分層構(gòu)造留意:TCP/IP分層方式取代了舊的ISO模型TCP/IP分層第一層:物理層根本的網(wǎng)絡(luò)硬件第二層:網(wǎng)絡(luò)接口層MAC幀格式MAC編址(Note:MACaddress=MediaACcess(hardware)address)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)間的接口稱為：NIC第三層:網(wǎng)絡(luò)層在由多個(gè)路由器銜接的網(wǎng)絡(luò)中傳送信息包的機(jī)制TCP/IP分層(接上)第四層:傳輸層為一臺(tái)電腦上的運(yùn)用程序傳送數(shù)據(jù)到另一臺(tái)電腦上的運(yùn)用程序第五層:運(yùn)用層其他方面網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議(IP)僅指第三層的協(xié)議是協(xié)議族的根底規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)編址方式互連網(wǎng)的包格式網(wǎng)絡(luò)路由算法IP編址籠統(tǒng)－“虛擬地址〞獨(dú)立于硬件編碼方式運(yùn)用者高層協(xié)議運(yùn)用程序IP地址虛擬僅為軟件了解，硬件中并不存在。為一切通訊運(yùn)用32位整數(shù)每臺(tái)主機(jī)有獨(dú)一值為了在互連網(wǎng)中提供一致編址，協(xié)議軟件定義了一個(gè)籠統(tǒng)的編址方式，為每臺(tái)逐漸分配了一個(gè)獨(dú)一的協(xié)議地址。用戶、運(yùn)用程序和較高層協(xié)議軟件均運(yùn)用這種籠統(tǒng)的協(xié)議地址進(jìn)展通訊。IP地址構(gòu)成分成兩個(gè)部分前綴識(shí)別網(wǎng)絡(luò)后綴識(shí)別主機(jī)為什么要分成這樣的兩層構(gòu)造而不是flat式的？全球權(quán)威分配獨(dú)一前綴給每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)本地的管理者分配后綴給每一個(gè)主機(jī)如何選擇網(wǎng)絡(luò)前綴和主機(jī)地址的邊境？最初的IP地址類型最初幾位決議了類別類別決議了前綴和后綴之間的界限點(diǎn)分十進(jìn)位表示法IP地址的縮寫使人們避開了二進(jìn)制〔太長〕被點(diǎn)分別的數(shù)：8位一組，用十進(jìn)制表示這個(gè)名字不同于somewhere點(diǎn)分十進(jìn)位表示法的例子每32位地址由4個(gè)十進(jìn)制的數(shù)值表示每個(gè)十進(jìn)制數(shù)代表八個(gè)二進(jìn)位數(shù)值從0到255各類地址和網(wǎng)絡(luò)大小地址的種類決議了網(wǎng)絡(luò)的最大數(shù)目A類最多B類中等C類最少為主機(jī)分配IP地址的私有互連網(wǎng)的例子云朵的大小用于指示對(duì)應(yīng)于主機(jī)號(hào)碼的物理網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)大小決議了分配的地址類路由器地址的圖示地址的前綴標(biāo)明網(wǎng)絡(luò)每個(gè)銜接需求一個(gè)地址IP地址分配一個(gè)IP并不代表一臺(tái)特定主機(jī).相反,每個(gè)IP地址代表一個(gè)主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)間的銜接.一臺(tái)與多路網(wǎng)絡(luò)銜接的電腦(如路由器)，必需為每條銜接分配一個(gè)IP地址.特殊地址以上網(wǎng)絡(luò)地址不用于信息包loopback僅限于本機(jī)子網(wǎng)和無類編址不屬于最初的方案：IP地址正被耗盡一切網(wǎng)絡(luò)只能從三種網(wǎng)絡(luò)大小中選一種，更加浪費(fèi)空間。必需抑制這種限制。防止地址被耗盡允許前綴和后綴的邊境發(fā)生在任一點(diǎn)上需求額外信息確定邊境找出下一跳節(jié)點(diǎn)地址,NClasslessAddressing(續(xù)上)包含發(fā)送端和目的端的地址收到來自T的硬件地址的回答為主機(jī)分配IP地址的私有互連網(wǎng)的例子留意:效力器和路由器都需求協(xié)議軟件表(b)是(a)的中間路由器的路由表網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議(IP)采用一種特殊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：路由器可以將采用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)銜接起來,包括運(yùn)用不同的媒介、不同物理地址方式,和不同幀構(gòu)造格式的網(wǎng)絡(luò)。被點(diǎn)分別的數(shù)：8位一組，用十進(jìn)制表示IP只運(yùn)用IP地址ARP信息在幀中的傳送給定目的地址,D,用“l(fā)ogicaland〞操作提取前綴由于能銜接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，路由器無法傳送不同網(wǎng)絡(luò)的幀。地址掩碼和IP地址一同運(yùn)用32位二進(jìn)制數(shù)值指明前綴和后綴邊境Ibitscoverprefix0bitscoversuffix例子:B類掩碼下一跳節(jié)點(diǎn)是路由器或目的地地址為主機(jī)分配IP地址的私有互連網(wǎng)的例子ClasslessAddressing：無類編址路由器可以將采用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)銜接起來,包括運(yùn)用不同的媒介、不同物理地址方式,和不同幀構(gòu)造格式的網(wǎng)絡(luò)。分配單個(gè)網(wǎng)絡(luò)前綴給站點(diǎn)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)按需求可大可小(必需是2的冪)表(b)是(a)的中間路由器的路由表路由器向同一物理網(wǎng)絡(luò)中的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送包時(shí)需求運(yùn)用命名為無類領(lǐng)域內(nèi)路由(ClasslessInter-DomainRouting，CIDR)允許前綴和后綴的邊境發(fā)生在任一點(diǎn)上(Note:MACaddress=MediaACcess(hardware)address)ClasslessAddressing(續(xù)上)留意:效力器和路由器都需求協(xié)議軟件ClasslessAddressing：無類編址IP數(shù)據(jù)報(bào)的兩部分先驅(qū)：網(wǎng)，恣意兩臺(tái)通訊子網(wǎng)地址掩碼目的:擴(kuò)展地址空間發(fā)明于八十年代只在站點(diǎn)內(nèi)部有效技術(shù)分配單個(gè)網(wǎng)絡(luò)前綴給站點(diǎn)把后綴分為兩個(gè)部分：站點(diǎn)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)典型功用:劃分B類地址子網(wǎng)地址的例子單個(gè)的B類數(shù)字如128.10.0.0分配給站點(diǎn)站點(diǎn)選擇子網(wǎng)界限如24位路由器和主機(jī)運(yùn)用對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)展配置給定目的地址,D,用“l(fā)ogicaland〞操作提取前綴D&MClasslessAddressing：無類編址目的:擴(kuò)展地址空間發(fā)明于九十年代因特網(wǎng)通用兼容原來的分類地址方式子網(wǎng)掩碼其它方式ClasslessAddressing(續(xù)上)技術(shù)描畫允許恣意前綴大小用一對(duì)數(shù)代表網(wǎng)絡(luò)地址(地址,掩碼大小)命名為無類領(lǐng)域內(nèi)路由(ClasslessInter-DomainRouting，CIDR)CIDR運(yùn)用反斜杠標(biāo)志例子意味著前綴和后綴之間的邊境出如今前17位之后每個(gè)網(wǎng)絡(luò)按需求可大可小(必需是2的冪)IP信息包的動(dòng)機(jī)由于能銜接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，路由器無法傳送不同網(wǎng)絡(luò)的幀。為了兼容異構(gòu)性,互連網(wǎng)必需定義一個(gè)硬件-獨(dú)立的信息包格式。網(wǎng)絡(luò)包是籠統(tǒng)包由軟件產(chǎn)生并解讀包含發(fā)送端和目的端的地址大小取決于攜帶的數(shù)據(jù)稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)的兩部分首部包含目的地址定長域數(shù)據(jù)區(qū)變長，最大限制64K沒有最小限制數(shù)據(jù)報(bào)頭三個(gè)主要字段源IP地址目的IP地址包類型IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)由路由器完成類似于廣域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)表驅(qū)動(dòng)表中指定下一跳節(jié)點(diǎn)不同于廣域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)運(yùn)用IP地址下一跳節(jié)點(diǎn)是路由器或目的地地址IP路由表的例子表(b)是(a)的中間路由器的路由表路由表大小由于路由表中的每一個(gè)目的地對(duì)應(yīng)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò),路由表的表目數(shù)和互連網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)成比例。數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)過程給定數(shù)據(jù)報(bào)找出目的地址字段,D在路由表中查找D找出下一跳節(jié)點(diǎn)地址,N把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)給N關(guān)鍵概念數(shù)據(jù)報(bào)頭的目的地址總是指一個(gè)最終地址。當(dāng)一個(gè)路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)到另一個(gè)路由器時(shí),下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址并不出如今數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭中。IP通訊的語義IP是無銜接的數(shù)據(jù)報(bào)包含目的地址每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)可獨(dú)立收發(fā)路由器會(huì)在恣意時(shí)辰改動(dòng)IP通訊語義(續(xù)上)IP允許數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)生：時(shí)延復(fù)制無序發(fā)送喪失損壞因此：盡力傳送〔best-effortdelivery〕動(dòng)因:IP兼容一切的網(wǎng)絡(luò)，所以底層硬件能夠出錯(cuò)。其結(jié)果是IP包被喪失、延遲、亂序或損壞。IP不是擔(dān)任處置這些問題的協(xié)議層，需求更高層的協(xié)議軟件來處置這些錯(cuò)誤。地址解析硬件僅運(yùn)用MAC地址IP只運(yùn)用IP地址結(jié)果:需求軟件來轉(zhuǎn)換這是網(wǎng)卡的功能叫做地址解析協(xié)議地址是軟件提供的籠統(tǒng)，物理網(wǎng)絡(luò)硬件不知道怎樣根據(jù)協(xié)議地址定位一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在數(shù)據(jù)包發(fā)送之前，必需將下一跳的協(xié)議地址轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的硬件地址。地址解析第二層的協(xié)議給定：一個(gè)本地網(wǎng),NN上一臺(tái)電腦的IP地址C發(fā)現(xiàn)：C的硬件地址技術(shù)地址解析協(xié)議ARP將協(xié)議地址映射為硬件地址的過程稱為地址解析。當(dāng)主機(jī)或路由器向同一物理網(wǎng)絡(luò)中的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送包時(shí)需求運(yùn)用地址解析，而在向銜接在遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)發(fā)包時(shí)不需求。地址解析協(xié)議(ARP)地址聯(lián)編存放在表中表的項(xiàng)包括每臺(tái)電腦的一對(duì)地址IP地址硬件地址根據(jù)需求自動(dòng)建表ARP表只包括本地網(wǎng)的計(jì)算機(jī)每行的IP的前綴是一樣的ARP地址查詢?cè)贏RP表中查找目的IP地址,T找不到，那么發(fā)送ARP懇求信息給T收到來自T的硬件地址的回答在表中添加輸入項(xiàng)從表中前往硬件地址ARP的插圖W需求Y的硬件地址懇求經(jīng)過廣播發(fā)送回答經(jīng)過單播前往ARP信息格式(以太網(wǎng))硬件地址字段的長度取決于網(wǎng)絡(luò)的類型以太網(wǎng)運(yùn)用48位地址ARP信息在幀中的傳送

ARP信息提交到幀的數(shù)據(jù)區(qū)稱為封裝如何區(qū)分ARP信息和其他數(shù)據(jù)類型呢？幀類型幀類型指出信息能否為ARP接納方檢查幀類型Keypoint由于ARP軟件只是網(wǎng)絡(luò)接口軟件的一部分,因此一切的高層協(xié)議和運(yùn)用程序都可縱情運(yùn)用IP地址,而無須思索識(shí)別硬件地址的問題?？偨Y(jié)互連網(wǎng)絡(luò)處理異質(zhì)性的問