網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與因特網(wǎng)基礎(chǔ)ppt課件

1、第4章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與因特網(wǎng)基礎(chǔ)4.1 4.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念4.2 4.2 因特網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)4.3 4.3 因特網(wǎng)接入技術(shù)因特網(wǎng)接入技術(shù)4.4 4.4 因特網(wǎng)的鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層因特網(wǎng)的鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層4.5 4.5 因特網(wǎng)傳輸層協(xié)議因特網(wǎng)傳輸層協(xié)議14.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念？網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的動(dòng)力：更大范圍的資源共享網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的動(dòng)力：更大范圍的資源共享網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：HOST-LAN、LANLAN/WAN21. 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層次網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層次從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次觀點(diǎn)來考察，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次觀點(diǎn)來考察，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)可在四個(gè)層次上實(shí)現(xiàn)：可在四個(gè)層次上

2、實(shí)現(xiàn)： 物理層物理層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層以上網(wǎng)絡(luò)層以上3 物理層：中繼器物理層：中繼器/集線器集線器 在電纜段之間復(fù)制比特流。 沒有地址概念，因此從本質(zhì)上不能算是網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層 物理層物理層中繼器中繼器集線器集線器電纜段電纜段2電纜段電纜段14物理層物理層 數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋/交換機(jī) 在在網(wǎng)段網(wǎng)段之間轉(zhuǎn)發(fā)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀。 根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的信息（根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的信息（MAC地址）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。地址）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)

3、鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層網(wǎng)橋網(wǎng)橋交換機(jī)交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)段網(wǎng)段1網(wǎng)段網(wǎng)段25鏈路層鏈路層物理層物理層 網(wǎng)絡(luò)層：路由器 在在網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)之間轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文分組報(bào)文分組。 根據(jù)分組中的邏輯地址（根據(jù)分組中的邏輯地址（IP地址）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。地址）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層路由器路由器鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)16 更高層：網(wǎng)關(guān)更高層：網(wǎng)關(guān) 連接不同體系

4、結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層/傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層/傳輸層傳輸層物理層物理層網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1應(yīng)用層應(yīng)用層/傳輸層傳輸層物理層物理層鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)272. LAN的互聯(lián)的互聯(lián) 本地互聯(lián)本地互聯(lián) 特點(diǎn)：范圍有限、主干（特點(diǎn)：范圍有限、主干（Backbone）采用局域網(wǎng)技術(shù)，）采用局域網(wǎng)技術(shù)， 如如FDDI、Ethernet、Token Ring 互聯(lián)層次：鏈路層（網(wǎng)絡(luò)層）互聯(lián)層次：鏈路層（網(wǎng)絡(luò)層） 互聯(lián)設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機(jī)（有時(shí)可采用路由器）互聯(lián)設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機(jī)（有時(shí)可

5、采用路由器） 遠(yuǎn)程互聯(lián)遠(yuǎn)程互聯(lián) 特點(diǎn)：范圍大、主干采用廣域網(wǎng)技術(shù)，如特點(diǎn)：范圍大、主干采用廣域網(wǎng)技術(shù)，如ISDN、X.25、DDN、 ATM、FR、ADSL等等 互聯(lián)層次：網(wǎng)絡(luò)層或更高層（鏈路層）互聯(lián)層次：網(wǎng)絡(luò)層或更高層（鏈路層） 互聯(lián)設(shè)備：路由器、網(wǎng)關(guān)（有時(shí)可采用遠(yuǎn)程網(wǎng)橋）互聯(lián)設(shè)備：路由器、網(wǎng)關(guān)（有時(shí)可采用遠(yuǎn)程網(wǎng)橋）8LAN1LAN2中繼器中繼器或或HUBLAN1LAN2網(wǎng)橋或網(wǎng)橋或交換機(jī)交換機(jī)LAN1LAN2路由器路由器LAN1路由器路由器LAN2路由器路由器WAN本地本地遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程9遠(yuǎn)程訪問遠(yuǎn)程訪問 移動(dòng)用戶、遠(yuǎn)程用戶遠(yuǎn)程訪問企業(yè)局域網(wǎng)移動(dòng)用戶、遠(yuǎn)程用戶遠(yuǎn)程訪問企業(yè)局域網(wǎng) 特點(diǎn)：遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)，

6、可以沒有特點(diǎn)：遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)，可以沒有IP地址（動(dòng)態(tài)分配）地址（動(dòng)態(tài)分配） 如如PSTN、ISDN、X.25、ADSL等等 層次：網(wǎng)絡(luò)層（鏈路層）層次：網(wǎng)絡(luò)層（鏈路層） 設(shè)備：路由器、訪問服務(wù)器（設(shè)備：路由器、訪問服務(wù)器（RAS）LAN路由器路由器或或RASWAN104.2 因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 因特網(wǎng)是世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，具有開放性。 1974年，斯坦福大學(xué)的兩位研究員瑟夫（cerf）和康恩（kahn）提出了開放網(wǎng)絡(luò)的四項(xiàng)原則： 小型化、自治：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以自行運(yùn)作，當(dāng)需要進(jìn)行網(wǎng)間互聯(lián)時(shí)無需改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 盡力而為的服務(wù)：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)僅提供盡力而為的服務(wù)，如果需要可靠的通信，則由發(fā)送端通過重

7、傳丟失的報(bào)文來實(shí)現(xiàn)。 無狀態(tài)路由器：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的路由器不保存任何現(xiàn)行連接中已經(jīng)發(fā)送過的信息流狀態(tài)。 非集中控制：在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中不存在全局性的控制機(jī)制。11 因特網(wǎng)是一個(gè)開放網(wǎng)絡(luò)的典型例子。 為滿足開放網(wǎng)絡(luò)的要求，因特網(wǎng)從1983年開始引入并使用TCP/IP協(xié)議棧(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。 TCP/IP不是單一的協(xié)議，而是由數(shù)十個(gè)具有一定層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議組成的一個(gè)協(xié)議集。而TCP和IP是該協(xié)議中兩個(gè)最重要的協(xié)議。 整個(gè)TCP/IP協(xié)議集的框架被稱為TCP/IP體系結(jié)構(gòu)或簡(jiǎn)稱為TCP/IP。 由于TCP/IP協(xié)議在因特網(wǎng)中的

8、廣泛使用，現(xiàn)在人們常常把TCP/IP協(xié)議稱為因特網(wǎng)協(xié)議。124.3 因特網(wǎng)的接入因特網(wǎng)的接入 因特網(wǎng)的接入是指如何把用戶的計(jì)算機(jī)連接到因特網(wǎng)的接入點(diǎn)因特網(wǎng)的邊緣路由器 因特網(wǎng)接入采用了廣域網(wǎng)連接技術(shù)。 從用戶類型劃分，因特網(wǎng)接入分為： 住宅（居民區(qū)）接入 機(jī)構(gòu)接入 移動(dòng)用戶接入13居民區(qū)因特網(wǎng)接入居民區(qū)因特網(wǎng)接入: 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訪問點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訪問 撥號(hào)訪問 與路由器的連接速率可達(dá)56kb/s（理論上） ISDN(一線通)：與路由器的連接為128kb/s的全數(shù)字化連接 ADSL(非對(duì)稱用戶線路)： asymmetric digital subscriber line 上行可達(dá)1Mb/s: home-to-

9、router 下行可達(dá)8Mb/s: router-to-home ADSL的應(yīng)用：已經(jīng)普及因特網(wǎng)因特網(wǎng)14居民區(qū)因特網(wǎng)接入居民區(qū)因特網(wǎng)接入: 線纜調(diào)制解調(diào)器線纜調(diào)制解調(diào)器 HFC：hybrid fiber coax（光纖同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)） 非對(duì)稱：下行可達(dá)10Mb/s，上行為1Mb/s HFC將家庭用戶連接到 ISP的路由器 若干個(gè)家庭用戶共享10Mb/s訪問帶寬； 關(guān)注點(diǎn)：擁塞，規(guī)?？刂茊栴}。 應(yīng)用：在國(guó)內(nèi)的個(gè)別地區(qū)試點(diǎn)。15居民區(qū)接入居民區(qū)接入: 線纜調(diào)制解調(diào)器線纜調(diào)制解調(diào)器Diagram: http:/ 局域網(wǎng)局域網(wǎng) 機(jī)構(gòu)的局域網(wǎng) (LAN) 將端系統(tǒng)連接到邊界路由器邊界路由器。 以太網(wǎng)

10、（Ethernet）： 共享或?qū)＞€電纜將端系統(tǒng)連接至端接路由器； 10Mb/s, 100Mb/s, 1Gb/s 應(yīng)用：企事業(yè)單位、網(wǎng)吧、 學(xué)校、公司因特網(wǎng)因特網(wǎng)R17無線網(wǎng)絡(luò)接入無線網(wǎng)絡(luò)接入 共享的無線訪問網(wǎng)絡(luò)把端系統(tǒng)連接到路由器 無線無線LAN 使用無線頻譜替代有線介質(zhì) e.g，802.11a/b/g 11Mb/s、54Mb/s 廣域無線訪問廣域無線訪問 CDPD：通過蜂窩式網(wǎng)絡(luò)無線訪問ISP路由器basestationmobilehostsrouter因特網(wǎng)因特網(wǎng)184.4 因特網(wǎng)的鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層因特網(wǎng)的鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層 因特網(wǎng)的鏈路層協(xié)議包括： SLIP、PPP、HDLC 相關(guān)的議題還包括

11、：通過局域網(wǎng)接入因特網(wǎng)時(shí)ARP與IP的交互問題。 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要包括： 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP 網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議ICMP 路由協(xié)議 組播協(xié)議IGMP194.4.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 一方發(fā)，一方收；一條鏈路：比廣播信道簡(jiǎn)單的多 無需介質(zhì)訪問控制 不必進(jìn)行MAC尋址 e.g.，撥號(hào)鏈路，ISDN 線路等 常見的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議： SLIP (Serial Line Internet Protocol) PPP (Point-to-Point Protocol) SDLC：Synchronous Data Link Control (SNA的面向比特的數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程)

12、 HDLC：High level data link control (ISO高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制)20 現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。 用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用 PPP 協(xié)議。 4.4.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議21用戶到用戶到 ISP 的鏈路使用的鏈路使用 PPP 協(xié)議協(xié)議 用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)到一批 IP 地址ISP接入網(wǎng)PPP 協(xié)議22PPP 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 RFC 1557 幀封裝: 將網(wǎng)絡(luò)層的分組封裝到數(shù)據(jù)鏈路層的幀中 同時(shí)同時(shí)可以承載任意網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)

13、層數(shù)據(jù) (不僅僅是 IP) 提供向上分用的能力 位流透明: 在數(shù)據(jù)字段中，必須能攜帶任意組合的位流 錯(cuò)誤檢測(cè) (但無需校正) 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商: 客戶端可以學(xué)習(xí)/配置對(duì)方提供的網(wǎng)絡(luò)地址23PPP無需做的工作無需做的工作 錯(cuò)誤校正/恢復(fù) 流量控制 有序遞交 支持多點(diǎn)鏈路 (e.g.，輪詢)錯(cuò)誤恢復(fù)、流量控制、分組的有序遞交都被移到更高層（在端點(diǎn)，或者說端到端）去解決了!24PPP 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 Flag：幀定界符(7EH) Address：固定為FFH Control：缺省為03H，表示為無編號(hào)幀 Protocol：數(shù)據(jù)類型，即幀中攜帶的數(shù)據(jù)屬于哪一個(gè)上層協(xié)議 (LCP, IP, IPCP, )

14、25PPP 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 Info：所攜帶的上層數(shù)據(jù) Check：CRC校驗(yàn)和，用于進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)問題：按照這種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，那么存在著什么問題？問題：按照這種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，那么存在著什么問題？01111110是數(shù)據(jù)還是幀界定符號(hào)？是數(shù)據(jù)還是幀界定符號(hào)？26透明傳輸問題透明傳輸問題 當(dāng) PPP 用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充（和 HDLC 的做法一樣）。 當(dāng) PPP 用在異步傳輸時(shí)，就使用一種特殊的字節(jié)填充法。 27字節(jié)填充（字節(jié)填充（Byte Stuffing） “數(shù)據(jù)透明” 要求：數(shù)據(jù)中必須可以包括幀中flag字段的固定位模式：01111110（7EH） Q: 如何判斷這個(gè)到

15、底是數(shù)據(jù)還是flag? A: 異步鏈路采用字節(jié)填充法解決（同步鏈路則使用與HDLC相同的位填充法） 發(fā)送方：數(shù)據(jù)中的所有字節(jié)都用2字節(jié)序列（7DH, 5EH）代替數(shù)據(jù)中的所有（7DH）都用2字節(jié)序列（7DH, 5DH）代替 接收方：進(jìn)行相反的操作28字節(jié)填充字節(jié)填充Flag位模式出現(xiàn)在發(fā)送數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)中的Flag位模式被轉(zhuǎn)換成“雙字節(jié)模式”101010294.4.2 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層與因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層與IP協(xié)議協(xié)議因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層功能：路由表路由協(xié)議路由選擇RIP, OSPF, BGPIP 協(xié)議地址轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)報(bào)格式分組處理ICMP 協(xié)議錯(cuò)誤報(bào)告路由器 “信令”傳輸層傳輸層: TCP, UDP數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)

16、據(jù)鏈路層物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層IGMP 協(xié)議組播信息交互組播路由選擇30（一）網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議組成（一）網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議組成 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分成四部分：網(wǎng)際協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議（IP）、路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議（網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議（ICMP）和組組播協(xié)議（播協(xié)議（IGMP）。 網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議：決定了網(wǎng)絡(luò)層的編址機(jī)制，數(shù)據(jù)報(bào)的格式（網(wǎng)絡(luò)層的PDU），各節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)的字段所應(yīng)采取的動(dòng)作。IP協(xié)議有兩個(gè)版本，IPv4 RFC 791和IPv6 RFC 2373，RFC 2460。 路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議：決定數(shù)據(jù)報(bào)在發(fā)送過程中由信源到信宿所經(jīng)過的路由器。 網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議：

17、可以為用戶提供網(wǎng)絡(luò)中的各種運(yùn)行信息。 組播協(xié)議組播協(xié)議：由于數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送無須建立過程和響應(yīng)信息，因此可以支持因特網(wǎng)上的多點(diǎn)同時(shí)傳送，但由于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議設(shè)計(jì)上的限制，多點(diǎn)傳送解決起來比較復(fù)雜。31（二）網(wǎng)際協(xié)議（二）網(wǎng)際協(xié)議IPInternet Protocol IP是因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層中最重要的協(xié)議 提供數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）的投遞服務(wù)（主機(jī)到主機(jī)） 在不同的數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作 IP的數(shù)據(jù)報(bào)投遞服務(wù)是非連接的，不可靠的 非連接 數(shù)據(jù)報(bào)之間沒有相互的依賴關(guān)系； 不能保證報(bào)文的有序投遞。 不可靠 數(shù)據(jù)報(bào)的投遞沒有任何品質(zhì)保證（QoS），數(shù)據(jù)報(bào)可能被正確投遞，可能被丟棄。32IP地址地

18、址 IP地址地址: 32bit的邏輯地址, 用來標(biāo)識(shí)主機(jī)或路由器的網(wǎng)絡(luò)接口； 網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口: 用于連接主機(jī)與路由器之間的物理鏈路： 路由器有多個(gè)接口 主機(jī)可能有一個(gè)，也可能有多個(gè)接口 IP地址只與設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口有關(guān) IP地址書寫方法： 32bit劃分為4個(gè)字節(jié) 寫成點(diǎn)分的4個(gè)十進(jìn)制數(shù)7 = 11011111 00000001 00000001 0000000122311133IP地址地址 IP地

19、址包括2個(gè)部分: 網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)） 主機(jī)地址（主機(jī)號(hào)） 網(wǎng)絡(luò)是什么? （從 IP 地址的視角） 具有相同網(wǎng)絡(luò)地址的設(shè)備接口，或 不經(jīng)過路由器就可以物理上相互通達(dá)的設(shè)備7由3個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)組成的互連網(wǎng)(對(duì)于以223開頭的IP地址，前24位為網(wǎng)絡(luò)地址 )LAN34IP地址地址 為討論 “網(wǎng)絡(luò)”的說法，重新審視IP地址： “分類” 編址： to55 to191.255

20、.255.255 to55 to55Range0NetID10110NetID1110Multicast AddressHostIDNetIDHostIDHostIDClassABCD8 bits8 bits8 bits8 bits最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)= 27-2 = 126最大主機(jī)數(shù)= 224-2 = 16777214最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)= 214 = 16384最大主機(jī)數(shù)= 216-2 = 65534最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)= 221 = 2097152最大主機(jī)數(shù)= 28-2 = 25435保留的保留的IP地址地址 以下這些IP地址具有

21、特殊的含義: 00.0000.00 0000 . 00000000 . 000011.1111.11 1111 . 11111111 . 1111本機(jī)本機(jī)本網(wǎng)中的主機(jī)本網(wǎng)中的主機(jī)局域網(wǎng)中的廣播局域網(wǎng)中的廣播回路回路( (Loopback) )00.0000.00主主 機(jī)機(jī) 號(hào)號(hào)1111 . 11111111 . 1111網(wǎng)絡(luò)號(hào)127127任任 意意 值值0000 . 00000000 . 0000網(wǎng)絡(luò)號(hào)對(duì)指定網(wǎng)絡(luò)的廣播對(duì)指定網(wǎng)絡(luò)的廣播網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地址一般來說，主機(jī)號(hào)部分為全一般來說，主機(jī)號(hào)部分為全“1 ”的的IP地址保留用作廣播地址；地址保留用作廣播地址； 主機(jī)號(hào)部分為全主機(jī)號(hào)部分為全“0 ”

22、的的IP地址保留用作網(wǎng)絡(luò)地址。地址保留用作網(wǎng)絡(luò)地址。36IP 地址的一些重要特點(diǎn)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。 37IP 地址的一些重要特點(diǎn)地址的一些重要特點(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

23、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。這種主機(jī)稱為多歸屬主機(jī)(multihomed host)。 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。 38IP 地址的一些重要特點(diǎn)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)，無論是范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。 39互聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址

24、地址 BR1R3R2222.1.3.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-id40互

25、聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址地址 BR1R3R2222.1.3.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

26、 地址中的 net-id41互聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址地址 BR1R3R2222.1.3.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

27、一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中的 net-id42互聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址地址 BR1R3R2222.1.3.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

28、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。 43互聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址地址 BR1R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具

29、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。 44互聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址地址 BR1R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互

30、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。 45互聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址地址 BR1R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1L

31、AN2LAN1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。46（三）劃分子網(wǎng)（三）劃分子網(wǎng)1. 從兩級(jí)從兩級(jí) IP 地址到三級(jí)地址到三級(jí) IP 地址地址 在 ARPANET 的早期，IP 地址的設(shè)計(jì)確實(shí)不夠合理。 IP分類不合理，地址空間利用率低 美國(guó)的某些機(jī)構(gòu)擁有的地址空間甚至比其他一些國(guó)家的全部地址空間還大 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都指定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址將使路由表太大 增加了路由器成本 查找路由耗時(shí)增加 路由器之間交換的路由信息增加 兩級(jí)IP地址不夠靈活 不能充分利用已申請(qǐng)到的地址資源擴(kuò)充

32、新的網(wǎng)絡(luò)如何在現(xiàn)有的地址范圍中建立多個(gè)網(wǎng)絡(luò)？47 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)的 IP 地址變成為三級(jí)的 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)的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 三級(jí)的三級(jí)的 IP 地址地址 48 劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部的事情。單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(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 也就相應(yīng)減少了若干個(gè)位。IP地址 := , , 劃分子網(wǎng)的基本思路劃分子網(wǎng)的基本思路 49 凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù) IP 數(shù)據(jù)報(bào)

33、的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。 然后此路由器在收到 IP 數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id 和子網(wǎng)號(hào) subnet-id 找到目的子網(wǎng)。 最后就將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目的主機(jī)。 劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)）劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)） 50 劃分子網(wǎng)（Subnetting） 又稱子網(wǎng)尋址或子網(wǎng)路由選擇 方法： 從IP地址的主機(jī)編號(hào)部分“借用”若干位作為子網(wǎng)編號(hào)主機(jī)編號(hào)部分相應(yīng)縮短 例如： 原來的網(wǎng)絡(luò)： 借用2位劃分子網(wǎng)后：和 子網(wǎng)的特點(diǎn)總結(jié)： 多個(gè)子網(wǎng)可以運(yùn)行在同一物理網(wǎng)絡(luò)上。 劃分子網(wǎng)后，原來的網(wǎng)絡(luò)對(duì)外仍呈

34、現(xiàn)為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)，外面看不見其內(nèi)部的子網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 即：劃分子網(wǎng)完全是該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的事務(wù)，與外部無關(guān)。00001010 00000101 xxxxxxxx xxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)號(hào)子網(wǎng)1：00001010 00000101 01 xxxxxx xxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)號(hào) 子網(wǎng)號(hào) 主機(jī)號(hào)子網(wǎng)2：00001010 00000101 10 xxxxxx xxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)號(hào) 子網(wǎng)號(hào) 主機(jī)號(hào)51在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行多個(gè)子網(wǎng)在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行多個(gè)子網(wǎng)子網(wǎng)1的主機(jī)子網(wǎng)2的主機(jī)52Subnet 110.5.64.xSubnet 210.5.128.x路由器兩個(gè)子網(wǎng)之間的通信必須通過路由器才能實(shí)現(xiàn)，但物理連

35、接不一定非要通過路由器，子網(wǎng)可以運(yùn)行在同一物理網(wǎng)絡(luò)上。5301014563所有到網(wǎng)絡(luò) 的分組均到達(dá)此路由器我的網(wǎng)絡(luò)地址是 R1R3R2網(wǎng)絡(luò)一個(gè)未劃分子網(wǎng)的一個(gè)未劃分子網(wǎng)的 B 類網(wǎng)絡(luò)類網(wǎng)絡(luò)54劃分為三個(gè)子網(wǎng)后對(duì)外仍是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為三個(gè)子網(wǎng)后對(duì)外仍是一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 0101145.

36、13.7.34563子網(wǎng) 子網(wǎng) 子網(wǎng) 所有到達(dá)網(wǎng)絡(luò) 的分組均到達(dá)此路由器網(wǎng)絡(luò)R1R3R255 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 地址的主機(jī)號(hào) host-id 這部分進(jìn)行再劃分，而不改變 IP 地址原來的網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id。 劃分子網(wǎng)后變成了三級(jí)結(jié)構(gòu)劃分子網(wǎng)后變成了三級(jí)結(jié)構(gòu) 56 從一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部無法判斷源

37、主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)劃分。 使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)可以找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分。 2. 子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼57子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩碼的作用 使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計(jì)算機(jī)了解子網(wǎng)劃分的結(jié)構(gòu) 使邊緣路由器了解子網(wǎng)劃分的結(jié)構(gòu) 子網(wǎng)掩碼的格式 子網(wǎng)掩碼也是32bit長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)，由一串連續(xù)的1后跟一串連續(xù)的0組成； 前面的1與網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)對(duì)應(yīng)，后面的0與主機(jī)號(hào)對(duì)應(yīng)。如前面的例子： 子網(wǎng)結(jié)構(gòu)為： 00001010 00000101 ss xxxxxx xxxxxxxx 子網(wǎng)掩碼為： 11111111 11111111 11 xxxxxx xxxxxxxx 寫成十進(jìn)制數(shù)為：

38、 58IP 地址的各字段和子網(wǎng)掩碼地址的各字段和子網(wǎng)掩碼 145 . 13 .3 . 10兩級(jí) IP 地址子網(wǎng)號(hào)為 3 的網(wǎng)絡(luò)的網(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)的網(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 1 0 0 0 0 0 0 0 00net-idsubnet-idhost-id145 . 13 .145 . 13 . 33 . 1059(IP 地址地址) AND (子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼) =網(wǎng)絡(luò)地址網(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)

39、IP 地址主機(jī)號(hào)net-idhost-idsubnet-id子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)的網(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 1 0 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-id0逐位進(jìn)行 AND 運(yùn)算601 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 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 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

40、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0net-idnet-idhost-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)掩碼默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 61子網(wǎng)掩碼是一個(gè)重要屬性子網(wǎng)掩碼是一個(gè)重要屬性 子網(wǎng)掩碼是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)的重要屬性。 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)）的子網(wǎng)掩碼告訴相鄰路由器。 路由器的路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩

41、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。62141 . 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 0 0 0 0 0 0【例例1】已知已知 IP 地址是地址是 4，子網(wǎng)掩，子網(wǎng)掩碼是碼是 。試求網(wǎng)絡(luò)地址。試求網(wǎng)絡(luò)地址。 (a) 點(diǎn)分十進(jìn)制表示的 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

42、 . 24(b) IP 地址的第 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）63141 . 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【例例2】在上例中，若子網(wǎng)掩碼改為在上例中，若子網(wǎng)掩碼改為。試求網(wǎng)絡(luò)地址，討論所得結(jié)果。試求網(wǎng)絡(luò)地址，討論所得結(jié)果。 (a) 點(diǎn)分十進(jìn)制表示的 IP 地址(c) 子網(wǎng)掩碼是 0 0 0 0 0 0 0 0141 . 14 . 72 . 24141 . 14 .64 . 0.

43、00 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24(b) IP 地址的第 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）不同的子網(wǎng)掩碼得出相同的網(wǎng)絡(luò)地址。但不同的掩碼的效果是不同的。 64Q. 如何在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中找出所有的網(wǎng)絡(luò)?拿掉路由器；整個(gè)網(wǎng)絡(luò)形成了若干個(gè)“被隔離的網(wǎng)絡(luò)孤島”；每個(gè)“孤島”就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。Q: 右圖中1）包含了幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)？2）每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)地址分別是什么？(假定網(wǎng)絡(luò)掩碼為)223.

44、1.3.1765IP編址：編址：CIDR（無類域間路由）（無類域間路由） 分類編址： 地址空間的利用率低，地址空間面臨耗盡； e.g.，一個(gè)B類網(wǎng)址可以容納65K臺(tái)主機(jī), 但可能被一個(gè)只有2K臺(tái)主機(jī)的企業(yè)占據(jù)。 CIDR: Classless InterDomain Routing 地址的網(wǎng)絡(luò)部分長(zhǎng)度任意，不再分為固定的幾種類型； 地址格式: a.b.c.d/x，x為地址中網(wǎng)絡(luò)部分的位數(shù)。11001000 00010111 00010000 00000

45、000networkparthostpart/2366IP編址編址Q: ISP如何得到整塊的地址? A: ICANN：Internet Corporation for Assigned Names and Numbers（因特網(wǎng)名稱和編號(hào)組織） 分配地址 管理DNS 批準(zhǔn)域名，解決紛爭(zhēng)Q: 單位或企業(yè)如何獲得網(wǎng)絡(luò)地址?A: 向ISP申請(qǐng)（在單位內(nèi)部，則向網(wǎng)絡(luò)中心申請(qǐng)） 67（四）（四）IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式數(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，

46、其長(zhǎng)度是可變的。 68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 的 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)首部發(fā)送在前69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 的 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70首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié)

47、議標(biāo) 識(shí)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）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71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 的 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)議的版本目前的 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)首部的固定部分中的各字段 72首部04816192431版 本標(biāo)志生 存

48、 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 的 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)。區(qū) 分 服 務(wù)73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 的 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，用來獲得更好的服務(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

49、 年這個(gè)字段改名為區(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。在一般的情況下都不使用這個(gè)字段 區(qū) 分 服 務(wù)74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 的 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)度必須不超過最大傳送單元 MTU。 區(qū) 分 服 務(wù)75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)

50、 和源 地 址目 的 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，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)。 區(qū) 分 服 務(wù)76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 的 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，目前只有前兩位有意義。標(biāo)志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF 1 表示后面“還有分片”。MF 0 表示最后一個(gè)分片。

51、標(biāo)志字段中間的一位是 DF (Dont Fragment) 。只有當(dāng) DF 0 時(shí)才允許分片。 77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 的 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片偏移(13 位)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。區(qū) 分 服 務(wù)78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)

52、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【例例】 IP 數(shù)據(jù)報(bào)分片數(shù)據(jù)報(bào)分片79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 的 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)中可通過的路由器數(shù)的最大值。區(qū) 分 服 務(wù)80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

53、 的 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)處理過程區(qū) 分 服 務(wù)81傳輸層網(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82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 的 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)的首部不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)部分。這里不采

54、用 CRC 檢驗(yàn)碼而采用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。 區(qū) 分 服 務(wù)83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；否則，丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)部分不參與檢驗(yàn)和的計(jì)算84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 的 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的地址都各占

55、 4 字節(jié)區(qū) 分 服 務(wù)852. IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分?jǐn)?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)的開銷。 實(shí)際上這些選項(xiàng)很少被使用。 864.4.3 IP路由選擇路由選擇 為分組選擇一條從源主機(jī)到目的主機(jī)的最佳路徑。 可選路徑不止一條 路徑可能要跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)路由選擇功能的設(shè)備是路由器。 對(duì)每一個(gè)接收到的分

56、組，路由器必須確定從哪條路徑將其轉(zhuǎn)發(fā)出去。 路由器根據(jù)其內(nèi)部保存的一張路由表轉(zhuǎn)發(fā)分組。 路由表中存放了到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息。 目的網(wǎng)絡(luò)地址 下一跳（路由器）地址（Next Hop） 其他（各種標(biāo)志、子網(wǎng)掩碼、接口、）路由選擇87路由表的基本內(nèi)容路由表的基本內(nèi)容R1R2R1的路由表.目的網(wǎng)絡(luò)目的網(wǎng)絡(luò)下一跳路由器地址下一跳路由器地址直接（從s0）直接（從s1）defaults0s188如何根據(jù)路由表進(jìn)行路由選擇如何根據(jù)路由表

57、進(jìn)行路由選擇路由選擇：根據(jù)路由表找到一條到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路徑（實(shí)際上是查找輸出接口）。想一想：為何不是“找到一條到達(dá)目的主機(jī)的路徑”？ 從兩個(gè)方面考慮：如何減小路由表中的路徑數(shù)量（在因特網(wǎng)的骨干鏈路中尤其重要）與目的主機(jī)的連接只有兩種類型：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路和廣播型網(wǎng)絡(luò)（LAN） 有些情況下，路由表中也可設(shè)置到達(dá)目的主機(jī)的路由。路由選擇的基本方法： 取出收到的分組中的目的IP地址，并提取出目的網(wǎng)絡(luò)地址目的網(wǎng)絡(luò)地址； 用目的網(wǎng)絡(luò)地址在路由表中查找： 若目的網(wǎng)絡(luò)與路由器直接相連，則“直接交付”； 如果找到匹配的表項(xiàng)，則將分組發(fā)送到該表項(xiàng)指定的下一跳路由器； 如果未找到，則搜索路由表中有無“default”的

58、表項(xiàng)：如果有，就將將分組發(fā)送到該表項(xiàng)指定的下一跳路由器；如果沒有，則發(fā)送一個(gè)“主機(jī)不可達(dá)”或“網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)”的出錯(cuò)信息給發(fā)出該分組的計(jì)算機(jī)。 目的網(wǎng)絡(luò)目的網(wǎng)絡(luò)下一跳路由器地址下一跳路由器地址直接（從s0）直接（從s1）default89路由表的維護(hù)路由表的維護(hù) 路由表如何建立？如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變化進(jìn)行更新？ 靜態(tài)路由：由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置并隨時(shí)更新 網(wǎng)絡(luò)管理員的工作負(fù)擔(dān)重，容易出錯(cuò)，適應(yīng)性差； 簡(jiǎn)單、開銷小，只適用于小型網(wǎng)絡(luò)。 動(dòng)態(tài)路由：路由器運(yùn)行過程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況動(dòng)態(tài)地維護(hù) 減輕了網(wǎng)絡(luò)管理員的工作負(fù)

59、擔(dān)重； 實(shí)時(shí)性好，適應(yīng)性好； 能夠滿足大型網(wǎng)絡(luò)的需要； 因要搜集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)開銷有所增加，實(shí)現(xiàn)也比較復(fù)雜。 因特網(wǎng)中的路由器采用的都是動(dòng)態(tài)路由。 90動(dòng)態(tài)路由的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由的實(shí)現(xiàn) 動(dòng)態(tài)路由（建立、維護(hù)、更新）需要借助路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)，路由協(xié)議有兩大類： 全局路由協(xié)議 依據(jù)完整的網(wǎng)絡(luò)全局拓?fù)湫畔⒂?jì)算到達(dá)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。 因?yàn)楸緟f(xié)議需要了解每條網(wǎng)絡(luò)鏈路的狀態(tài)，故也稱其為鏈路狀態(tài)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（路由協(xié)議（Link State Routing Protocol，L-S）。 路由計(jì)算在所有路由器中完成，運(yùn)行L-S協(xié)議的每個(gè)路由器都要向所有路由器發(fā)送與自己相鄰的路由器的鏈路狀態(tài)信息，內(nèi)容包括：路由

60、器所連接的網(wǎng)絡(luò)鏈路；該鏈路的狀態(tài)：連通性、開銷、速度、距離、時(shí)延等信息。 通過互相通告鏈路狀態(tài)，每個(gè)路由器最終都可以建立一個(gè)關(guān)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，再使用Dijkstra算法即可計(jì)算出到達(dá)各網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。 典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議是OSPF（Open Shortest Path First）。Dijkstra算法是一種計(jì)算連通圖中的最短路徑的方法。91 局部路由協(xié)議 通過一系列重復(fù)的、分布的方式來計(jì)算最佳路徑。 每個(gè)路由器開始只知道與其直接相連的鏈路的信息。通過與相鄰路由器的通信和一系列反復(fù)的計(jì)算，路由器可以逐漸獲得到達(dá)某些網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑信息。 因?yàn)樾枰私饷織l鏈路的距離，故也稱其為距離