網(wǎng)絡技術-張揚5章網(wǎng)絡協(xié)議

1、15.1 Internet發(fā)展5.2 Internet的組成、服務和特點5.3 TCP/IP參考模型5.4 IP協(xié)議5.5 TCP協(xié)議5.6 域名系統(tǒng)DNS 第5章 TCP/IP協(xié)議2Internet網(wǎng)絡協(xié)議TCP/IP互連網(wǎng)絡與虛擬互連網(wǎng)絡3網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡(a) 互連網(wǎng)絡(b) 虛擬互連網(wǎng)絡路由器 虛擬互連網(wǎng)絡（IP 網(wǎng)）4IP 地址的一些重要特點 (1) IP 地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個等級的好處是：第一，IP 地址管理機構(gòu)在分配 IP 地址時只分配網(wǎng)絡號，而剩下的主機號則由得到該網(wǎng)絡號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。第二，路由器僅根據(jù)目的主機所連接的網(wǎng)絡號來

2、轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的項目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。 5IP 地址的一些重要特點 (2) 實際上 IP 地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的接口。 當一個主機同時連接到兩個網(wǎng)絡上時，該主機就必須同時具有兩個相應的 IP 地址，其網(wǎng)絡號 net-id 必須是不同的。這種主機稱為多接口主機(multihomed host)。由于一個路由器至少應當連接到兩個網(wǎng)絡（這樣它才能將 IP 數(shù)據(jù)報從一個網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡），因此一個路由器至少應當有兩個不同的 IP 地址。 6IP 地址的一些重要特點 (3) 用集線器或交換機連接起來的若干個局域網(wǎng)仍

3、為一個網(wǎng)絡，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡號 net-id。(4) 所有分配到網(wǎng)絡號 net-id 的網(wǎng)絡，不管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。 75.4 協(xié)議IP 地址與硬件地址 TCP 報文IP 數(shù)據(jù)報MAC 幀應用層數(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)絡層及以上 使用 IP 地址IP 地址8HA1HA5HA4HA3HA6主機 H1主機 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 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9HA1HA5HA4HA3HA6主機 H1主機 H2路由器

4、R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機 H1主機 H2路由器 R1IP 層上的互聯(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)報從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動10HA1HA5HA4HA3HA6主機 H1主機 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 H1主機 H2路由器 R1IP 層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC

5、 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)報從虛擬的 IP 層上看 IP 數(shù)據(jù)報的流動11HA1HA5HA4HA3HA6主機 H1主機 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 H1主機 H2路由器 R1IP 層上的互聯(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 HA2

6、MAC 幀MAC 幀IP 數(shù)據(jù)報在鏈路上看 MAC 幀的流動12IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機 H1主機 H2路由器 R1IP 層上的互聯(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)報在 IP 層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到 IP 數(shù)據(jù)報圖中的 IP1IP2 表示從源地址 IP1 到目的地址 IP2 兩個路由器的 IP 地址并不出現(xiàn)在 IP 數(shù)據(jù)報的首部中 13IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機 H1主機 H2路由器

7、R1IP 層上的互聯(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)報路由器只根據(jù)目的站的 IP 地址的網(wǎng)絡號進行路由選擇 14IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機 H1主機 H2路由器 R1IP 層上的互聯(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)報在具體的物理網(wǎng)絡的鏈路層只能看見 MAC 幀而

8、看不見 IP 數(shù)據(jù)報 15IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機 H1主機 H2路由器 R1IP 層上的互聯(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IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復雜的細節(jié)在抽象的網(wǎng)絡層上討論問題，就能夠使用統(tǒng)一的、抽象的 IP 地址研究主機和主機或主機和路由器之間的通信 16地址解析協(xié)議 ARP 和逆地址解析協(xié)議 RARP 不管網(wǎng)絡層使用的是什么協(xié)議，在實際網(wǎng)絡的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時，最終還是必須使用硬件地址。 每一

9、個主機都設有一個 ARP 高速緩存(ARP cache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。當主機 A 欲向本局域網(wǎng)上的某個主機 B 發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報時，就先在其 ARP 高速緩存中查看有無主機 B 的 IP 地址。如有，就可查出其對應的硬件地址，再將此硬件地址寫入 MAC 幀，然后通過局域網(wǎng)將該 MAC 幀發(fā)往此硬件地址。 17ARP 響應AYXBZ主機 B 向 A 發(fā)送ARP 響應分組 主機 A 廣播發(fā)送ARP 請求分組 ARP 請求ARP 請求ARP 請求ARP 請求209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1808-00-2

10、B-00-EE-0A我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18我想知道主機 209.0.0.6 的硬件地址我是 209.0.0.6硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1818ARP 高速緩存的作用為了減少網(wǎng)絡上的通信量，主機 A 在發(fā)送其 ARP 請求分組時，就將自己的 IP 地址到硬件地址的映射寫入 ARP 請求分組。當主機 B 收到 A 的 ARP 請求分組時，就將主機 A 的這一地址映射寫入主機 B 自己的 ARP 高速緩存中。這對主機 B 以后向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)報時就更方便

11、了。 19應當注意的問題ARP 是解決同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射問題。如果所要找的主機和源主機不在同一個局域網(wǎng)上，那么就要通過 ARP 找到一個位于本局域網(wǎng)上的某個路由器的硬件地址，然后把分組發(fā)送給這個路由器，讓這個路由器把分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個網(wǎng)絡。剩下的工作就由下一個網(wǎng)絡來做。20應當注意的問題從IP地址到硬件地址的解析是自動進行的，主機的用戶對這種地址解析過程是不知道的。只要主機或路由器要和本網(wǎng)絡上的另一個已知 IP 地址的主機或路由器進行通信，ARP 協(xié)議就會自動地將該 IP 地址解析為鏈路層所需要的硬件地址。 21什么我們不直接使用硬件地址進行通信？ 由于全世界存在著各式各樣的網(wǎng)絡，它們使用不同的硬件地址。要使這些異構(gòu)網(wǎng)絡能夠互相通信就必須進行非常復雜的硬件地址轉(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網(wǎng)絡上那