計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-4

1、網(wǎng)絡(luò)層1第4章 網(wǎng)絡(luò)層Network Layer計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：自頂向下方法 (原書第四版)陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年Computer Networking: A Top Down Approach , 4rd edition. Jim Kurose, Keith RossAddison-Wesley, July 2008. 網(wǎng)絡(luò)層2第4章 網(wǎng)絡(luò)層本章目的: r理解網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)依賴的原理:m選路 (路徑選擇)m處理擴(kuò)展性m路由器工作原理m先進(jìn)主題: IPv6, NATr因特網(wǎng)中的實例和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層3第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP:

2、 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.6 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.7 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層44.1網(wǎng)絡(luò)層r從發(fā)送主機(jī)到接收主機(jī)傳輸段r在發(fā)送端將段封裝進(jìn)數(shù)據(jù)報r在接收端，向運輸層交付段r網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議在每臺主機(jī)、路由器中r當(dāng)IP數(shù)據(jù)報通過路由器時，路由器檢查所有數(shù)據(jù)報首部字段r路由器不運行應(yīng)用層和運輸層協(xié)議networkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalne

3、tworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysicalnetworkdata linkphysical網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層applicationtransportnetworkdata linkphysicalapplicationtransportnetworkdata linkphysical網(wǎng)絡(luò)層5關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)層功能r轉(zhuǎn)發(fā): 將分組從路由器的輸入移動到適當(dāng)?shù)穆酚善鬏敵鰎選路: 決定分組從源到目的地所采用的路由m選路算法P200類比:r選路: 規(guī)劃從源到目的地路徑的過程r轉(zhuǎn)發(fā): 通過單個立交橋的過程網(wǎng)絡(luò)層61230111到達(dá)分組首部的值選路算法本地轉(zhuǎn)發(fā)

4、表首部值輸出鏈路01000101011110013221選路和轉(zhuǎn)發(fā)相互影響轉(zhuǎn)發(fā)：查詢本地轉(zhuǎn)發(fā)表選路：接收選路協(xié)議報文，以建立轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)絡(luò)層7連接建立r在數(shù)據(jù)報流動之前，兩臺主機(jī)和其間的路由器創(chuàng)建虛擬連接m需要路由器參與r網(wǎng)絡(luò)層和運輸層的連接服務(wù):m網(wǎng)絡(luò)層: 在兩臺主機(jī)之間m運輸層: 在兩個進(jìn)程之間網(wǎng)絡(luò)層84.1.2 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模型問題：對從發(fā)送方到接收方“隧道”化傳輸數(shù)據(jù)報，其服務(wù)模型 是什么?對單個數(shù)據(jù)報的例子服務(wù):r確保交付r以少于40 msec時延的時延上界確保交付對數(shù)據(jù)報流的例子服務(wù):r按序數(shù)據(jù)報交付r對流確保最小帶寬r對分組間間隔變化的限制r安全性網(wǎng)絡(luò)層9網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)模型:網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)服務(wù)

5、模型帶寬保證無丟失保證排序定時擁塞指示因特網(wǎng)盡力而為無 無任何可能的順序不維持無ATMCBR保證恒定速率 是有序維持擁塞不出現(xiàn)ATMABR保證最小速率 無有序不維持提供擁塞指示網(wǎng)絡(luò)層10第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層114.2 網(wǎng)絡(luò)層連接和無連接服務(wù)r網(wǎng)絡(luò)層和運輸層的連接服務(wù):m網(wǎng)絡(luò)層: 在兩臺主機(jī)之間m運輸層: 在兩個進(jìn)程

6、之間r數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)層無連接服務(wù)r虛電路網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)層連接服務(wù)r與運輸層服務(wù)的類比:m服務(wù): 主機(jī)到主機(jī)m無選擇: 網(wǎng)絡(luò)提供一個或其他m實現(xiàn): 在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)層124.2.1虛電路r在數(shù)據(jù)流動之前，建立呼叫；然后拆除r每個分組攜帶VC標(biāo)識符r在源到目的地路徑上的每臺路由器為每條經(jīng)過的連接維護(hù)狀態(tài)r鏈路、路由器資源(帶寬、緩存)可能分配給VC“源到目的地路徑與電話電路行為非常相似”m性能明確m沿著源到目的地路徑的網(wǎng)絡(luò)動作網(wǎng)絡(luò)層13VC實現(xiàn)一條VC由下列組成:1.從源到目的地的路徑2.VC號是標(biāo)識沿路徑每條鏈路的號碼3.沿路徑路由器中轉(zhuǎn)發(fā)表中的項r屬于VC的分組攜帶一個VC號r每條鏈路的VC號

7、必須改變m新的VC號來自轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)絡(luò)層14轉(zhuǎn)發(fā)表122232132VC號接口號 入接口 入VC # 出接口 出VC #1 12 2 222 63 1 18 3 7 2 171 97 3 87 1路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)表 :路由器維護(hù)連接狀態(tài)信息!虛電路的三個階段r虛電路建立：發(fā)送方運輸層與網(wǎng)絡(luò)層聯(lián)系，指定接收方地址，等待網(wǎng)絡(luò)建立虛電路。網(wǎng)絡(luò)層決定該虛電路經(jīng)過的所有鏈路與路由器，并為每條鏈路確定一個VC號，同時在沒太路由器的轉(zhuǎn)發(fā)表中增加VC號與接口號的對應(yīng)r數(shù)據(jù)傳送：沿虛電路傳送分組r虛電路拆分:發(fā)送方或接收方通知網(wǎng)絡(luò)層要終止虛電路，則將通知另一段終止，并更新路徑上每臺路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)絡(luò)層16虛電路:

8、信令協(xié)議r用于建立、維護(hù)和拆除VCr用于ATM、幀中繼、X.25中r沒有用于今天的因特網(wǎng)中應(yīng)用運輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路物理應(yīng)用運輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路物理1. 發(fā)起呼叫2. 入呼叫3. 接受呼叫4. 呼叫已連接5. 數(shù)據(jù)流開始6. 接收數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層174.2.2數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r在網(wǎng)絡(luò)層無呼叫建立r路由器：沒有端到端連接的狀態(tài)m無網(wǎng)絡(luò)級“連接”的概念r分組使用目的主機(jī)地址轉(zhuǎn)發(fā)m在相同源和目的對可能采用不同的路徑應(yīng)用運輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路物理應(yīng)用運輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路物理1. 發(fā)送數(shù)據(jù)2. 接收數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層18轉(zhuǎn)發(fā)表 目的地址范圍 鏈路接口 11001000 00010111 00010000 00000000 到 0 110010

9、00 00010111 00010111 11111111 11001000 00010111 00011000 00000000 到 1 11001000 00010111 00011000 11111111 11001000 00010111 00011001 00000000 到 2 11001000 00010111 00011111 11111111 其他 340億可能的項網(wǎng)絡(luò)層19最長前綴匹配 前綴匹配 鏈路接口 11001000 00010111 00010 0 11001000 00010111 00011000 1 11001000 00010111 00011 2 othe

10、rwise 3目的地址: 11001000 00010111 00011000 10101010 例子目的地址: 11001000 00010111 00010110 10100001 哪個接口?哪個接口?網(wǎng)絡(luò)層20數(shù)據(jù)報或虛電路網(wǎng)絡(luò): why?因特網(wǎng)r在計算機(jī)間交換數(shù)據(jù)m“彈性”服務(wù)，無嚴(yán)格的定時要求r“智能” 端系統(tǒng) (計算機(jī))m能夠適應(yīng)，執(zhí)行控制，差錯控制m網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部簡單，“邊緣”復(fù)雜r許多鏈路類型 m不同的特點m難以提供統(tǒng)一服務(wù)ATMr從電話技術(shù)演化來r人類交談：m嚴(yán)格定時，可靠性要求m對確保服務(wù)的需求r“啞” 端系統(tǒng)m電話m網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)層21第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2

11、虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層224.3 路由器體系結(jié)構(gòu)概述路由器的兩個關(guān)鍵功能: r運行選路算法/協(xié)議(RIP, OSPF, BGP)r從入鏈路到出鏈路轉(zhuǎn)發(fā) 數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)層234.3.1輸入端口功能分散式交換分散式交換: P210（轉(zhuǎn)發(fā)表的影子拷貝存放在每個輸入端口中）r給定數(shù)據(jù)報目的地址, 在輸入端口內(nèi)存中使用轉(zhuǎn)發(fā)表查找輸出端口r目的: 以“線速”P210完成輸

12、入端口處理，使用二分查找r排隊：如果數(shù)據(jù)報到達(dá)速率比交換結(jié)構(gòu) 的轉(zhuǎn)發(fā)速率快物理層:比特級接收數(shù)據(jù)鏈路層:如以太網(wǎng)參見第5章網(wǎng)絡(luò)層244.3.2三種類型的交換結(jié)構(gòu)內(nèi)存總線縱橫制網(wǎng)絡(luò)層25經(jīng)內(nèi)存交換第一代路由器:r 具有交換功能的傳統(tǒng)計算機(jī)，在CPU的直接控制下r分組拷貝到系統(tǒng)的內(nèi)存r速率受內(nèi)存帶寬限制(每數(shù)據(jù)報跨越兩次總線)輸入端口輸出端口內(nèi)存系統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)層26經(jīng)總線交換r數(shù)據(jù)報從輸入端口到輸出端口內(nèi)存經(jīng)一個共享的總線，一次只能有一個分組通過總線傳輸r總線競爭: 交換速率受總線帶寬限制r可達(dá)到1Gbps總線網(wǎng)絡(luò)層27經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的交換r克服了總線帶寬限制r使用了2n條總線，形成nn的交叉網(wǎng)絡(luò)總線r

13、先進(jìn)的設(shè)計：數(shù)據(jù)報分段為固定長度的信元，通過交換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)信元r Cisco 12000: 通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)交換，可達(dá)60Gbps網(wǎng)絡(luò)層28三種交換結(jié)構(gòu)比較內(nèi)存總線縱橫制網(wǎng)絡(luò)層29r輸出端口處理取出存放在輸出端口內(nèi)存中的分組并將其傳送到輸出鏈路上。r當(dāng)交換結(jié)構(gòu)將分組交付給輸出端口的速率超過輸出鏈路速率時，就需要排隊與緩存管理。4.3.3輸出端口網(wǎng)絡(luò)層30r當(dāng)數(shù)據(jù)報來自交換結(jié)構(gòu)比傳輸速率更快時，需要緩存，當(dāng)緩存用盡后，開始丟包。見下頁圖r調(diào)度安排 P214在排隊數(shù)據(jù)報之間選擇報文進(jìn)行傳輸m先來先服務(wù)m加權(quán)公平排隊r 主動隊列管理（AQM）P214m隨機(jī)早期檢測：為輸出隊列長度維護(hù)一個加權(quán)平均長度m設(shè)定

14、最小閾值和最大閾值m平均長度最大閾值； 在兩者之間；交換結(jié)構(gòu)排隊：緩存管理數(shù)據(jù)鏈路處理(協(xié)議、拆封)線路端接4.3.3輸出端口網(wǎng)絡(luò)層31輸出端口排隊r當(dāng)?shù)竭_(dá)速率經(jīng)交換結(jié)構(gòu)超過輸出鏈路速率時緩存r因為輸出緩存溢出，出現(xiàn)排隊(時延)和丟包!交換結(jié)構(gòu)交換結(jié)構(gòu)在時間t輸出端口競爭一個分組時間以后網(wǎng)絡(luò)層32輸入端口排隊r交換結(jié)構(gòu)比組合的輸入端口慢- 排隊可能出現(xiàn)在輸入隊列r線路前部(HOL)阻塞: 排隊的數(shù)據(jù)報在隊列的前面阻礙隊列中的其他數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)r由于輸入緩存溢出，出現(xiàn)排隊時延和丟包!在時間t輸出端口競爭，僅一個紅色分組能被傳輸 綠色分組經(jīng)歷了HOL阻塞交換結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層33第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述

15、r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層344.4The Internet 網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)表主機(jī)，路由器網(wǎng)絡(luò)層功能:選路協(xié)議路徑選擇RIP, OSPF, BGPIP 協(xié)議編址規(guī)則數(shù)據(jù)報格式分組處理規(guī)則ICMP 協(xié)議差錯報告路由器“信令”運輸層: TCP, UDP鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層35IP:無連接交付系統(tǒng)r互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)被定義成分組交付系統(tǒng)。m服務(wù)是不可靠的，因為分組

16、可能丟失、重復(fù)、延遲或不按序交付等，但服務(wù)不檢測這些情況，也不提醒發(fā)送方和接收方。m服務(wù)是盡力而為的，互聯(lián)網(wǎng)并不隨意地丟棄分組；只有當(dāng)資源用完或底層網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時才可能出現(xiàn)不可靠性。m服務(wù)是無連接的，因為每個分組都是獨立對待的。分組序列可能經(jīng)過不同的傳輸路徑或者有的丟失有的到達(dá)。網(wǎng)絡(luò)層364.4.1 IP 數(shù)據(jù)報格式ver數(shù)據(jù)長度32 bits數(shù)據(jù)(變長,通常是一個TCP或UDP段)16-bit標(biāo)識符首部檢查和生命周期32 bit源IP地址IP協(xié)議版本號首部長度 (字節(jié))剩余跳的最大數(shù)(在每臺路由器減1)對分段/重裝總數(shù)據(jù)報長度(字節(jié))較高層協(xié)議交付的負(fù)載首部長度服務(wù)類型數(shù)據(jù)的“類型”標(biāo)志段偏

17、移上層協(xié)議32 bit目的IP地址選項 (如果有的話)例如，時間戳，記錄所經(jīng)路徑，定義訪問的路由器列表TCP的開銷多大?r20 字節(jié) TCPr20 字節(jié) IPr= 40字節(jié)+ 應(yīng)用層開銷網(wǎng)絡(luò)層374.4.1 IP分片和重新組裝r網(wǎng)絡(luò)鏈路有MTU (最大傳輸長度) 最大可能的鏈路級幀m不同的鏈路類型MTU不同r在網(wǎng)絡(luò)中，大IP 數(shù)據(jù)報被分割(“分段”)m一個數(shù)據(jù)報 變?yōu)閹讉€數(shù)據(jù)報m“重新裝配”僅在最后目的地mIP首部比特用于標(biāo)識、排序相關(guān)段分段: 輸入: 一個大的數(shù)據(jù)報輸出: 3個小的數(shù)據(jù)報reassembly網(wǎng)絡(luò)層38IP分片和重新組裝ID=x偏移=0段標(biāo)識=0長度=4000ID=x偏移=0段

18、標(biāo)識=1長度=1500ID=x偏移=185段標(biāo)識=1長度=1500ID=x偏移=370段標(biāo)識=0長度=1040一個大數(shù)據(jù)報 變?yōu)閹讉€較小的數(shù)據(jù)報例子r4000字節(jié)數(shù)據(jù)報rMTU = 1500字節(jié)在數(shù)據(jù)字段1480 字節(jié)偏移 =1480/8 網(wǎng)絡(luò)層39第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層404.4.2 IP編址:概述rIP地址: 對

19、主機(jī)、路由器接口的32-bit 標(biāo)識符 r接口: 在主機(jī)/路由器和物理鏈路之間的連接m路由器通常具有多個接口m主機(jī)可能具有多個接口mIP編址與每個接口相聯(lián)系223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001223111網(wǎng)絡(luò)層41子網(wǎng)r什么是子網(wǎng) ?m具有IP地址相同的子網(wǎng)部分的設(shè)備接口m能夠物理上互相到達(dá)而沒有中間路由器rIP地址:m子網(wǎng)部分(高階比特)m主機(jī)部分(低階比

20、特) 223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27網(wǎng)絡(luò)由3個子網(wǎng)組成LAN網(wǎng)絡(luò)層42子網(wǎng)223.1.1.0/24223.1.2.0/24223.1.3.0/24判斷方法r為了決定子網(wǎng)，從其主機(jī)或路由器分離每個接口，生成孤立網(wǎng)絡(luò)的島。每個孤立的網(wǎng)絡(luò)被稱為一個子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼: /24網(wǎng)絡(luò)層43子網(wǎng)多少個子網(wǎng)?a.b.c.d/x組織外部的路由器僅考慮x前面的前綴，32-x就可以作為組織內(nèi)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的主機(jī)的依據(jù)223.1.1.1223.1.1.3223.1.1

21、.4223.1.2.2223.1.2.1223.1.2.6223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27223.1.1.2223.1.7.0223.1.7.1223.1.8.0223.1.8.1223.1.9.1223.1.9.2Interconnected system consistingof six networks網(wǎng)絡(luò)層44保留的IP地址00.000000 . 000011.11 1111 . 1111本機(jī)本網(wǎng)中的主機(jī)局域網(wǎng)中的廣播對指定網(wǎng)絡(luò)的廣播回路00.00主 機(jī) 號1111 . 1111網(wǎng)絡(luò)號127任 意 值以下這些IP地址具有特殊的含義:一般來說，主機(jī)號部分為全“1

22、”的IP地址保留用作廣播地址； 主機(jī)號部分為全“0 ”的IP地址保留用作網(wǎng)絡(luò)地址。0000 . 0000網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)層45Private address (Rfc 1918)rclass A: 10.0.0.0-10.255.255.255 m10/8 prefixm number of subnets：1 rclass B 172.16.0.0-172.31.255.255 m172.16/12 prefixmnumber of subnets ：16rclass C 192.168.0.0-192.168.255.255 m192.168.0/24 prefixmnumber of

23、subnets ：255 網(wǎng)絡(luò)層46IP編址: CIDR無類型域間選路(Classless InterDomain Routing,CIDR)m任意長的地址的子網(wǎng)部分m地址格式: a.b.c.d/x, 其中x是地址子網(wǎng)部分的比特長度11001000 00010111 00010000 00000000子網(wǎng)部分主機(jī)部分200.23.16.0/23網(wǎng)絡(luò)層47IP編址問題：ISP怎樣得到地址塊?回答:因特網(wǎng)名字與號碼分配團(tuán)體( Internet Corporation for Assigned Names and Numbers,ICANN )m分配地址m管理DNSm分配域名，調(diào)解爭議網(wǎng)絡(luò)層48IS

24、P的塊 1001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20 組織 0 11001000 00010111 0001 0000 00000000 200.23.16.0/23 組織 1 11001000 00010111 0001 0010 00000000 200.23.18.0/23 組織 2 11001000 00010111 0001 0100 00000000 200.23.20.0/23 . . . .組織 7 11001000 00010111 0001 1110 00000000 200.23.30.0/23 IP編址:如何得到一個

25、地址?問題：網(wǎng)絡(luò)怎樣得到IP地址的子網(wǎng)部分?回答: 從它的ISP的地址空間得到分配的部分聚合網(wǎng)絡(luò)層49r使用CIDR技術(shù)把4個C類網(wǎng)絡(luò)192.24.12.0/24、192.24.13.0/24、192.24.14.0/24 和192.24.15.0/24 匯聚成一個超網(wǎng)，得到的地址是 。（1）A192.24.8.0/22 B192.24.12.0/22C192.24.8.0/21 D192.24.12.0/21 r設(shè)有下面 4 條路由： 172.18.129.0/24 、 172.18.130.0/24 、 172.18.132.0/24 和172.18.133.0/24 ，如果進(jìn)行路由匯聚，

26、能覆蓋這 4 條路由的地址是 。（2）A172.18.128.0/21 B172.18.128.0/22 C172.18.130.0/22 D172.18.132.0/23網(wǎng)絡(luò)層50r某公司網(wǎng)絡(luò)的地址是133.10.128.0/17，被劃分成16個子網(wǎng)，下面的選項中不屬于這16個子網(wǎng)的地址是 （3） 。 （3）A133.10.136.0/21B133.10.162.0/21 C133.10.208.0/21 D133.10.224.0/21 r以下地址中不屬于網(wǎng)絡(luò)100.10.96.0/20的主機(jī)地址是 （4） 。（4）A100.10.111.17B100.10.104.16 C100.10.

27、101.15 D100.10.112.18 r下給出的地址中，屬于子網(wǎng)192.168.15.19/28 的主機(jī)地址（5） 。（5）A192.168.15.17 B192.168.15.14 C192.168.15.16 D192.168.15.31網(wǎng)絡(luò)層51一個局域網(wǎng)中某臺主機(jī)的IP 地址為176.68.160.12，使用22 位作為網(wǎng)絡(luò)地址，那么該局域網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼為 （6） ，最多可以連接的主機(jī)數(shù)為 （7） 。（6）A255.255.255.0 B255.255.248.0 C255.255.252.0 D255.255.0.0（7）A254 B512 C1022 D1024一個網(wǎng)絡(luò)的地址為

28、172.16.7.128/26，則該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址是 （8） 。（8）A172.16.7.255B172.16.7.129C172.16.7.191 D172.16.7.252網(wǎng)絡(luò)層52IP編址: 如何得到一個地址?問題：主機(jī)怎樣得到IP地址?r由系統(tǒng)管理員在文件中的硬編碼mWindows: 控制面板-網(wǎng)絡(luò)-配置-TCP/IP-性質(zhì)mUNIX: /etc/rc.configr動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(Dynamic Host Configuration Protocol DHCP): 動態(tài)地從服務(wù)器得到地址m“即插即用” 網(wǎng)絡(luò)層53DHCP: Dynamic Host Configuration Pr

29、otocolGoal: allow host to dynamically obtain its IP address from network server when it joins network可以更新使用地址的租期允許地址的再利用支持需要加入網(wǎng)絡(luò)的移動用戶（或更短）除了為主機(jī)分配IP地址外，DHCP還允許一臺主機(jī)獲取其他信息，如子網(wǎng)掩碼、第一跳路由器地址（默認(rèn)網(wǎng)關(guān)）、本地DNS服務(wù)器地址P225DHCP步驟DHCP overview:P225mhost broadcasts “DHCP discover” msg：client在端口67發(fā)送該報文，由于不知道目的地址，因此使用廣播地址

30、255.255.255.255，源地址使用0.0.0.0mDHCP server responds with “DHCP offer” msg：DHCP服務(wù)器作出相應(yīng)，指明自己的ip，為client分配的ip，并用255.255.255.255廣播出去mhost requests IP address: “DHCP request” msg：client選擇一個DHCP服務(wù)器，廣播mDHCP server sends address: “DHCP ack” msg：最后廣播確認(rèn)ACK網(wǎng)絡(luò)層55DHCP client-server scenario223.1.1.1223.1.1.2223.1.

31、1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABEDHCP server arriving DHCP client needsaddress in thisnetwork223.1.2.5網(wǎng)絡(luò)層56DHCP client-server scenarioDHCP server: 223.1.2.5arriving clienttimeDHCP discoversrc : 0.0.0.0, 68 dest.: 255.255.255.255,67yiaddr: 0.0.0.0transaction ID: 6

32、54DHCP offersrc: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68yiaddrr: 223.1.2.4transaction ID: 654Lifetime: 3600 secsDHCP requestsrc: 0.0.0.0, 68 dest: 255.255.255.255, 67yiaddrr: 223.1.2.4transaction ID: 655Lifetime: 3600 secsDHCP ACKsrc: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68yiaddrr: 223.1.2.4transact

33、ion ID: 655Lifetime: 3600 secs網(wǎng)絡(luò)層57網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃案例r某個公司的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)分配了172.16.12.0/22的地址空間，公司的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃如下：r在路由器D連接3個VLAN，m其中 2個VLAN有不超過200臺的主機(jī)，m另外一個VLAN包括3個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)主機(jī)數(shù)量不超過30臺，r路由器A，B，C通過FR和D相連，保證每條PVC僅分配2個IP地址。r所有路由器均采用RIPv2無類別路由協(xié)議，路由更新中可以傳送子網(wǎng)掩碼信息，支持VLSM。網(wǎng)絡(luò)層58網(wǎng)絡(luò)層59r由于需要3個VLAN，其中兩個VLAN有不超過200臺的主機(jī)，m根據(jù)公式，主機(jī)需要8位地址（28=25620027

34、=128），r子網(wǎng)需要2位（22=43），因此得到4個連續(xù)的/24位子網(wǎng)，分別是172.16.12.0 /24，172.16.13.0/24，172.16.14.0/24，172.16.15.0/24。r其中172.16.12.0/24和 172.16.13.0/24分配給其中兩個VLAN，每個子網(wǎng)最多可以支持254臺主機(jī)。網(wǎng)絡(luò)層60r剩下一個VLAN每個子網(wǎng)主機(jī)數(shù)不超過30臺，需要5個主機(jī)位，對應(yīng)需要/27位的掩碼(32-5=27)，最多可以滿足8個/27位子網(wǎng)的需求（238）r由于172.16.12.0/24，和172.16.13.0/24子網(wǎng)已分配，不能繼續(xù)作子網(wǎng)劃分，現(xiàn)在可以采用的子網(wǎng)

35、是172.16.14.0/24和172.16.15.0/24作進(jìn)一步的子網(wǎng)劃分。r假定這里使用172.16.14.0/24，3個LAN 分配的子網(wǎng)是172.16.14.0/27，172.16.14.32/27，172.16.14.64/27，同時還保留了5個子網(wǎng)作為備用或保留作進(jìn)一步的子網(wǎng)劃分。 網(wǎng)絡(luò)層61r由于WAN連接僅需要兩個IP地址，所以最佳的掩碼應(yīng)該是/30位（2(32-30)-2=2），同樣，我們挑選一個未分配的/27位子網(wǎng)做進(jìn)一步的劃分，為了方便起見，我們選用最后一個/27位子網(wǎng)172.16.14.224/27作為WAN連接的地址空間。經(jīng)過劃分得到172.16.14.224/30

36、，172.16.14.228/30，172.16.14.232/30等子網(wǎng)，同時還保留了5個/30的子網(wǎng)備用。 網(wǎng)絡(luò)層62172.16.12.0/24172.16.13.0/24172.16.14.0/27172.16.14.32/27172.16.14.64/27172.16.14.224/30172.16.14.228/30172.16.14.232/30剩余可分配/24 的子網(wǎng)172.16.15.0/24剩余可分配/27 的子網(wǎng)172.16.14.96/27172.16.14.128/27172.16.14.160/27172.16.14.192/27172.16.14.224/27剩余

37、可分配/30 的子網(wǎng)172.16.14.236/30172.16.14.240/30172.16.14.244/30172.16.14.248/30172.16.14.252/30172.16.12.0/22網(wǎng)絡(luò)層63第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層64NAT: 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換10.0.0.110.0.0.210.0.0.310

38、.0.0.4138.76.29.7本地網(wǎng)絡(luò)(如歸屬網(wǎng)絡(luò))10.0.0/24因特網(wǎng)其他部分具有該網(wǎng)源或目的的數(shù)據(jù)報都有10.0.0/24的地址(照常)所有數(shù)據(jù)報本地離開本地網(wǎng)絡(luò)具有相同的單一源NAT IP地址: 138.76.29.7,不同的源端口號網(wǎng)絡(luò)層65NAT: 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換r動機(jī): 外部關(guān)注本地網(wǎng)絡(luò)只使用的一個IP地址 :m對ISP無需分配地址范圍：對所有設(shè)備只用一個IP地址m能夠改變本地網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備地址，而不必通知外部m本地網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不顯式地可尋址、由外部所見(增強(qiáng)安全性)網(wǎng)絡(luò)層66NAT: 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換實現(xiàn): NAT 路由器必須:m出數(shù)據(jù)報: 每個外出的數(shù)據(jù)報用(NAT IP地址,

39、 新port #) 代替(源IP地址, port #). . . 遠(yuǎn)程的客戶機(jī)/路由器的響應(yīng)，將用(NAT IP地址, new port #)作為目的地址 m記住(在NAT轉(zhuǎn)換表中)每個 (源IP地址, port #)到(NAT IP地址, 新port #) 轉(zhuǎn)換對m入數(shù)據(jù)報: 對每個入數(shù)據(jù)報的地址字段用存儲在NAT表中的(源IP地址, port #)替代對應(yīng)的 (NAT IP地址, 新port #) 網(wǎng)絡(luò)層67NAT: 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換10.0.0.110.0.0.210.0.0.3S: 10.0.0.1, 3345D: 128.119.40.186, 80110.0.0.4138.76.29.

40、71: 主機(jī)10.0.0.1 發(fā)送數(shù)據(jù)報到128.119.40, 80NAT 轉(zhuǎn)換表WAN 側(cè)地址 LAN 側(cè)地址138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345 S: 128.119.40.186, 80 D: 10.0.0.1, 33454S: 138.76.29.7, 5001D: 128.119.40.186, 8022: NAT路由器改變數(shù)據(jù)報源地址從10.0.0.1, 3345 到138.76.29.7, 5001,更新表S: 128.119.40.186, 80 D: 138.76.29.7, 500133: 回答到達(dá)的目的地址: 138.76.29.7, 500

41、14: NAT 路由器改變數(shù)據(jù)報目的地址從138.76.29.7, 5001到10.0.0.1, 3345 網(wǎng)絡(luò)層68NAT: 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換r16-bit 端口號字段: m用一個LAN側(cè)地址支持60,000 并行連接!rNAT 引起爭議:m端口號是進(jìn)程的編址m路由器的處理最多達(dá)第三層分組m違反了端到端原則 修改了IP， 修改了端口號（T層屬性）m地址短缺應(yīng)當(dāng)由IPv6來解決網(wǎng)絡(luò)層69第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢

42、量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層70ICMP: 互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議r由主機(jī)和路由器用于網(wǎng)絡(luò)級信息的通信m差錯報告：不可達(dá)主機(jī)，網(wǎng)絡(luò)，端口, 協(xié)議m回聲請求/回答 (由 ping使用)r網(wǎng)絡(luò)層 “上面的” IP:mIP 數(shù)據(jù)報中攜帶ICMP 報文rICMP報文: 類型、編碼以及引起差錯的IP 數(shù)據(jù)報 的前面 8 字節(jié)類型 編碼 描述0 0 回聲回答 (ping)3 0 目的網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)3 1 目的主機(jī)不可達(dá)3 2 目的協(xié)議不可達(dá)3 3 目的端口不可達(dá)目的端口不可達(dá)3 6 目的網(wǎng)絡(luò)未知3 7 目的主機(jī)未知4 0 源抑制(擁塞控制未使用）8 0

43、 回聲請求 (ping)9 0 路由通告10 0 路由器發(fā)現(xiàn)11 0 TTL過期12 0 壞的IP首部網(wǎng)絡(luò)層71Traceroute和ICMPr源向目的地發(fā)送一系列UDP段m第一個 TTL =1m第二個 TTL=2, 等m不可能的端口號r當(dāng)?shù)趎個數(shù)據(jù)報 到達(dá)第n個路由器:m路由器丟棄數(shù)據(jù)報m并向源發(fā)送一個ICMP報文 (類型 11, 編碼0)m報文包括路由器的名字和IP地址r當(dāng)ICMP報文到達(dá)，源計算 RTTrTraceroute執(zhí)行上述過程3次停止規(guī)則rUDP段最終到達(dá)目的地主機(jī)r目的地返回ICMP “主機(jī)不可達(dá)”分組 (類型3, 編碼3)r當(dāng)源得到該ICMP, 停止網(wǎng)絡(luò)層72第4章 網(wǎng)絡(luò)層

44、r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層73IPv6r初始動機(jī): 32-bit地址空間很快將會被完全分配完r附加的動機(jī):m首部格式幫助加速處理/轉(zhuǎn)發(fā)m首部變化以促進(jìn)QoS IPv6 數(shù)據(jù)報格式: m固定長度 40 字節(jié)首部m不允許分段網(wǎng)絡(luò)層74IPv6首部(續(xù))優(yōu)先級 : 標(biāo)識特殊流的分組優(yōu)先權(quán)流標(biāo)簽: 標(biāo)識在相同“流”中的i數(shù)據(jù)報(流的概念沒有很

45、好定義)下一個首部: 標(biāo)識數(shù)據(jù)的上層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層75與IPv4相比的其他變化r分片/重裝：IPv6不允許在中間路由器上進(jìn)行分片/重裝r檢查和: 完全去除以減小每跳的處理時間r選項: 允許，但在首部之外，可由“下一個首部”字段指示rICMPv6: 新版本的 ICMPm附加的報文類型，如 “分組太大”網(wǎng)絡(luò)層76第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.6 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層77直接

46、和間接交付r直接交付直接交付m是指在一個物理網(wǎng)絡(luò)上，數(shù)據(jù)報從一臺機(jī)器上直接傳送到另一臺機(jī)器上，這是所有互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)。只有當(dāng)兩臺機(jī)器同時連到同一底層物理傳輸系統(tǒng)時(例如一個以太網(wǎng))，才能進(jìn)行直接交付r間接交付間接交付m當(dāng)目的地不在一個直接連接的網(wǎng)絡(luò)上時，發(fā)送方必須把數(shù)據(jù)報發(fā)給一個路由器才能交付它r互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)報交付的最后一步是直接交付，直接交付是間接交付的一個特例Q10.0.0.520.0.0.5R20.0.0.630.0.0.6S40.0.0.7網(wǎng)絡(luò)10.0.0.0網(wǎng)絡(luò)20.0.0.0網(wǎng)絡(luò)30.0.0.0網(wǎng)絡(luò)40.0.0.0網(wǎng)絡(luò)層78選路選路算法的圖論抽象:r圖中的節(jié)點是路由器r圖中的邊是

47、物理鏈路m鏈路代價: 時延，費用或擁塞等級目的：決定從源到目的地通過網(wǎng)絡(luò)的“好的路徑”(路由器序列)選路 協(xié)議AEDCBF2213112535r“好的”路徑:m通常意味著最小費用的路徑m其他定義也是可能的網(wǎng)絡(luò)層79選路算法分類全局的或分散的信息?r分散的: 路由器知道物理相連的鄰居，到鄰居的鏈路費用計算的迭代過程，與鄰居交換信息“距離矢量” 算法r全局的:所有路由器具有完全的拓?fù)?、鏈路費用信息“鏈路狀態(tài)”算法s靜態(tài)的或動態(tài)的?r靜態(tài): 路由隨時間緩慢變化r動態(tài): 路由更快地變化m周期的更新m適應(yīng)鏈路費用變化網(wǎng)絡(luò)層80A Link-State 選路算法Dijkstra算法r所有節(jié)點知道網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

48、鏈路費用m經(jīng)“鏈路狀態(tài)廣播”完成m所有節(jié)點具有相同信息r從一個節(jié)點(源)到所有其他節(jié)點計算最低費用路徑m給出對這些節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)表r迭代: k次迭代后，得知到k個目的地的最低費用路徑概念:rc(x,y): 從節(jié)點x到y(tǒng)的鏈路費用; = 如果不是直接鄰居rD(v):從源到目的地v路徑費用的當(dāng)前值rp(v): 從源到v沿路徑的前任節(jié)點rN: 已知在最小費用路徑中的節(jié)點集合網(wǎng)絡(luò)層81Dijsktra算法1 初始化初始化: 2 N = u 3 對所有節(jié)點v 4 if v 臨近 u 5 then D(v) = c(u,v) 6 else D(v) = 7 8 Loop 9 找出w不在N中使得D(w)最小 1

49、0 將w加入N 11 對于所有v臨近w并不在N中，更新D(v): 12 D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) ) 13 /* 到v的新費用或是到v的老費用或到w加上從w到v的已知最短路費用*/ 15 until 所有節(jié)點在所有節(jié)點在 N中中 Nwv網(wǎng)絡(luò)層82Dijkstra 算法: 例子步驟012345NuuxuxyuxyvuxyvwuxyvwzD(v),p(v)2,u2,u2,uD(w),p(w)5,u4,x3,y3,yD(x),p(x)1,uD(y),p(y)2,xD(z),p(z) 4,y4,y4,yyxwvz2213112535網(wǎng)絡(luò)層83Dijkstra算法,

50、 討論算法復(fù)雜性: n個節(jié)點r每次迭代: 需要檢查所有節(jié)點w, 不在N中rn(n+1)/2 對比: O(n2)r更有效的實現(xiàn)是可能的: O(nlogn)網(wǎng)絡(luò)層84第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層85距離矢量算法(1)Bellman-Ford方程 (動態(tài)規(guī)劃)定義dx(y) := 從x到y(tǒng)最低費用路徑的費用則dx(y) = mi

51、n c(x,v) + dv(y) 其中min對x的所有鄰居XVVVVY網(wǎng)絡(luò)層86Bellman-Ford 例子 (2)yxwvz2213112535Clearly, dv(z) = 5, dx(z) = 3, dw(z) = 3du(z) = min c(u,v) + dv(z), c(u,x) + dx(z), c(u,w) + dw(z) = min 2 + 5, 1 + 3, 5 + 3 = 4取最小的節(jié)點是在最短路中的下一跳 轉(zhuǎn)發(fā)表B-F equation says:網(wǎng)絡(luò)層87距離矢量算法(3)基本思想: r每個節(jié)點周期性的發(fā)送它自己的距離矢量的估計到其鄰居r當(dāng)節(jié)點x接收到來自鄰居的新

52、DV估計，它使用B-F方程更新其自己的DV :Dx(y) minvc(x,v) + Dv(y) for each node y Nr在規(guī)模較小、正常的條件下，估計值Dx(y)收斂在實際最小費用 dx(y) 網(wǎng)絡(luò)層88距離矢量算法(4)迭代、異步: 每次本地迭代由下列引起: r本地鏈路費用改變rDV從鄰居更新報文分布式:r每個節(jié)點僅當(dāng)其DV改變時通知鄰居m如果必要，鄰居則通知它們的鄰居等待 (來自鄰居本地費用報文的變化)重新計算 估計值如果到任何目的地的DV已經(jīng)變化, 通知 鄰居 每個節(jié)點:網(wǎng)絡(luò)層89x y zxyz0 2 7fromcost tofromfromx y zxyz0fromcos

53、t tox y zxyz cost tox y zxyz7 10cost to2 0 1 2 0 17 1 0timexz127ynode x tablenode y tablenode z tableDx(y) = minc(x,y) + Dy(y), c(x,z) + Dz(y) = min2+0 , 7+1 = 2Dx(z) = minc(x,y) + Dy(z), c(x,z) + Dz(z) = min2+1 , 7+0 = 332 網(wǎng)絡(luò)層90 x y zxyz0 2 7fromcost tofromfromx y zxyz0 2 3fromcost tox y zxyz0 2 3f

54、romcost tox y zxyz cost tox y zxyz0 2 7fromcost tox y zxyz0 2 3fromcost tox y zxyz0 2 3fromcost tox y zxyz0 2 7fromcost tox y zxyz7 10cost to2 0 1 2 0 17 1 02 0 17 1 02 0 13 1 02 0 13 1 02 0 13 1 02 0 13 1 0timexz127ynode x tablenode y tablenode z tableDx(y) = minc(x,y) + Dy(y), c(x,z) + Dz(y) = min

55、2+0 , 7+1 = 2Dx(z) = minc(x,y) + Dy(z), c(x,z) + Dz(z) = min2+1 , 7+0 = 3網(wǎng)絡(luò)層91距離矢量: 鏈路費用變化鏈路費用變化:r好消息傳播得快r壞消息傳播得慢“計數(shù)到無窮”問題!毒性逆轉(zhuǎn): r如果Z路由通過Y得到 X :mZ告訴Y它(Zs)到X的距離是無窮 (因此Y將不能經(jīng)Z路由到X)r這將完全解決計數(shù)到無窮問題? xz1450y60網(wǎng)絡(luò)層92LS和DV算法的比較報文復(fù)雜性rLS: 對n個節(jié)點，E條鏈路, 發(fā)送O(nE) 報文 rDV: 僅在鄰居之間交換m收斂時間變化收斂速度rLS: O(n2) 算法要求 O(nE)報文m可能

56、具有振蕩rDV: 收斂時間變化m可能有選路環(huán)路m計數(shù)到無窮問題健壯性: 如果路由器異常，將發(fā)生什么現(xiàn)象?LS: m節(jié)點可能通告不正確的鏈路費用m每個節(jié)點僅計算它自己的表DV:mDV節(jié)點通告不正確的路徑費用m每個節(jié)點表能由其他人使用 差錯通過網(wǎng)絡(luò)傳播網(wǎng)絡(luò)層93第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選路算法m鏈路狀態(tài)m距離矢量m等級選路r4.7 互聯(lián)網(wǎng)中選路mRIPmOSPFmBGPr4.8 廣播和多播選路網(wǎng)絡(luò)層94層次選路規(guī)模: 具有2億個目的地:

57、r在選路表中不能存儲所有的目的地!r選路表交換將堵塞鏈路! 管理自治r互聯(lián)網(wǎng) = 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)r每個網(wǎng)絡(luò)管理員可能要控制他自己網(wǎng)絡(luò)中的選路我們的選路研究至此是理想的r所有路由器是等同的r網(wǎng)絡(luò)“扁平” 實踐中并不真實網(wǎng)絡(luò)層95層次選路r將某區(qū)域的路由器聚合成為 “自治系統(tǒng)” (AS)r在相同AS中的路由器運行相同的選路協(xié)議m“intra-AS” 選路協(xié)議m在不同的AS中的路由器能夠運行不同的inter-AS 選路協(xié)議網(wǎng)關(guān)路由器r直接鏈路到在另一個AS中的路由器網(wǎng)絡(luò)層963b1d3a1c2aAS3AS1AS21a2c2b1bAS內(nèi)部選路 算法AS之間選路 算法轉(zhuǎn)發(fā)表3c互聯(lián)的ASr轉(zhuǎn)發(fā)表由AS內(nèi)部和

58、AS之間的選路算法所配置mAS內(nèi)部設(shè)置內(nèi)部目的地表項mAS之間和AS內(nèi)部對外部目的地設(shè)置表項網(wǎng)絡(luò)層973b1d3a1c2aAS3AS1AS21a2c2b1b3cAS間的任務(wù)r假定在AS1中的路由器接收目的地是AS1外部的數(shù)據(jù)報m路由器應(yīng)當(dāng)將分組朝著網(wǎng)關(guān)路由器轉(zhuǎn)發(fā)，但哪個呢？AS1需要:1.知道通過AS2可到達(dá)哪些目的地，通過AS3到達(dá)哪些2.傳播這些可達(dá)信息到AS1中所有路由器AS間選路的工作!網(wǎng)絡(luò)層98例子: 設(shè)置路由器1d的轉(zhuǎn)發(fā)表r假定AS1從AS間協(xié)議得知子網(wǎng) x 從AS3(網(wǎng)關(guān)1c)可達(dá)，而不是從AS2到達(dá)rAS間協(xié)議傳播可達(dá)性信息到所有內(nèi)部路由器r路由器1d從AS內(nèi)部信息決定，它的接

59、口I正處于到1c的最低費用路徑上r在轉(zhuǎn)發(fā)表中放入表項(x,I).3b1d3a1c2aAS3AS1AS21a2c2b1b3cx網(wǎng)絡(luò)層99從AS間協(xié)議得知，子網(wǎng)x經(jīng)多個網(wǎng)關(guān)可達(dá)使用來自AS內(nèi)部協(xié)議選路信息，以決定到每個網(wǎng)關(guān)的最低費用路徑熱土豆選路:選擇具有最小費用的網(wǎng)關(guān)從轉(zhuǎn)發(fā)表決定接口I 通向最低費用網(wǎng)關(guān)。表項Enter (x,I) 在轉(zhuǎn)發(fā)表中例子: 在多個AS之間選擇r現(xiàn)在假定AS 1從AS間協(xié)議得知，子網(wǎng)x 從AS3和從AS2可達(dá)r為了配置轉(zhuǎn)發(fā)表, 路由器1d必須決定對目的地x ，它應(yīng)當(dāng)將分組轉(zhuǎn)發(fā)向哪個網(wǎng)關(guān)r這也是AS間選路協(xié)議的工作!r熱土豆選路: 發(fā)送分組朝著兩個路由器中最近的那個3b1d

60、3a1c2aAS3AS1AS21a2c2b1b3cx網(wǎng)絡(luò)層100R1H1H2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，RIP）自治系統(tǒng) A自治系統(tǒng) B自治系統(tǒng) CIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPEGPEGPEGP內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，OSPF）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（例如，BGP-4）IGPR3R2自治系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議自治系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層101第4章 網(wǎng)絡(luò)層r4. 1 概述r4.2 虛電路和數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)r4.3 路由器的構(gòu)成r4.4 IP: 網(wǎng)際協(xié)議m數(shù)據(jù)報格式mIPv4編址mNATmICMPmIPv6r4.5 選路概念r4.6 選