網(wǎng)際協(xié)議培訓(xùn)資料課件

TCP/IP—協(xié)議分析與應(yīng)用編程第三章網(wǎng)際協(xié)議TCP/IP—協(xié)議分析與應(yīng)用編程第三章網(wǎng)際協(xié)議主要內(nèi)容網(wǎng)際協(xié)議IPv6移動(dòng)IP主要內(nèi)容網(wǎng)際協(xié)議學(xué)習(xí)目標(biāo)理解IP的概念、作用以及在TCP/IP協(xié)議族中的位置。掌握IP數(shù)據(jù)報(bào)格式的構(gòu)成，了解IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)的作用。熟悉IPv6的地址結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)報(bào)格式以及從IPv4過(guò)渡到IPv6的常用方法。理解移動(dòng)IP的工作原理，熟悉與移動(dòng)IP相關(guān)的重要概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)理解IP的概念、作用以及在TCP/IP協(xié)議族中的位置網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol，IP）作為TCP/IP協(xié)議族中的核心協(xié)議，提供了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的最基本服務(wù)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的基本協(xié)議。主要特點(diǎn)如下。IP是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，雖然IP數(shù)據(jù)報(bào)攜帶源IP地址和目的IP地址，但進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的對(duì)等實(shí)體一定是同一物理網(wǎng)絡(luò)中的對(duì)等實(shí)體。IP不保證傳輸?shù)目煽啃裕粚?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)和跟蹤，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)生損壞時(shí)不向發(fā)送方通告，如果要求數(shù)據(jù)傳輸具有可靠性，則要在IP層的上面使用其他協(xié)議加以保證。IP提供無(wú)連接數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)獨(dú)立傳輸，可能沿著不同的路徑到達(dá)目的地，也可能不會(huì)按序到達(dá)目的地。網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol，IP）網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)IP首部是IP模塊為了正確傳輸數(shù)據(jù)而添加的各種控制信息的集合，是IP數(shù)據(jù)報(bào)的核心，其長(zhǎng)度是20～60字節(jié)。在IP首部中，數(shù)據(jù)的組織都是低位在前（右），高位在后（左）即網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序。版本，4bit，用于存放該IP數(shù)據(jù)報(bào)所使用的IP版本信息。首部長(zhǎng)度，4bit，以4個(gè)字節(jié)的倍數(shù)方式說(shuō)明IP首部的長(zhǎng)度。服務(wù)類型，8bit，用于規(guī)定數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的處理方式。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)IP首部（續(xù)）總長(zhǎng)度，16bit，以字節(jié)為單位具體說(shuō)明包括IP首部在內(nèi)的整個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度。標(biāo)識(shí)，16bit，又稱作“片標(biāo)識(shí)符”，是由信源指定的數(shù)據(jù)報(bào)標(biāo)識(shí)碼，用于將分割后的數(shù)據(jù)報(bào)分片重組成原始數(shù)據(jù)報(bào)。標(biāo)志，3bit，IP數(shù)據(jù)報(bào)分割控制標(biāo)志，用于表示該IP數(shù)據(jù)報(bào)是否允許分片以及是否是最后一片。片偏移，13bit，表示本片數(shù)據(jù)在它所在的原始數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)區(qū)中的偏移量。生存時(shí)間（TimeToLive，TTL），8bit，用來(lái)指定IP數(shù)據(jù)報(bào)可以在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖铋L(zhǎng)時(shí)間。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)IP首部（續(xù)）上層協(xié)議標(biāo)識(shí)，8bit，用于指明IP數(shù)據(jù)報(bào)所封裝的上層協(xié)議類型。首部校驗(yàn)和，16bit，用于IP首部數(shù)據(jù)有效性的校驗(yàn)，以保證IP首部在傳輸時(shí)的正確性和完整性。源地址，32bit，存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的信源的IP地址。目的地址，32bit，存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)報(bào)的信宿的IP地址。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)類型復(fù)制位，1bit，用于控制數(shù)據(jù)報(bào)分片時(shí)是否將選項(xiàng)復(fù)制到各個(gè)分片中，值為0時(shí)表示不復(fù)制，值為1時(shí)表示復(fù)制到所有的分片；選項(xiàng)類，2bit，用于定義選項(xiàng)的一般作用；選項(xiàng)號(hào)，5bit，用于定義選項(xiàng)的具體類型；選項(xiàng)長(zhǎng)度，8bit，用于定義整個(gè)選項(xiàng)的長(zhǎng)度；選項(xiàng)數(shù)據(jù)，變長(zhǎng)，用于定義選項(xiàng)請(qǐng)求。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能選項(xiàng)結(jié)束（EndofOptionList，EOL），1字節(jié)長(zhǎng)度，用于提示最后一個(gè)選項(xiàng)，必須放在所有選項(xiàng)的后面。無(wú)操作（NoOPeration，NOP），1字節(jié)長(zhǎng)度，用于選項(xiàng)之間的邊界對(duì)正。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)中有兩個(gè)以上的選項(xiàng)時(shí)，如果其中某個(gè)選項(xiàng)的長(zhǎng)度不足4字節(jié)的倍數(shù)，則可以在其中加入NOP，將長(zhǎng)度補(bǔ)足到4字節(jié)的倍數(shù)，以便能夠?qū)φ较乱粋€(gè)選項(xiàng)的起始位置。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）記錄路由（RecordRout，RR），用于記錄數(shù)據(jù)報(bào)在因特網(wǎng)傳送過(guò)程中從信源到信宿所經(jīng)過(guò)的各路由器的IP地址。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）嚴(yán)格的源路由（SSRR），用于信源預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)報(bào)在因特網(wǎng)中傳送時(shí)所經(jīng)過(guò)的路由器（入口地址）并記錄所經(jīng)過(guò)的路由器（出口地址），即指定數(shù)據(jù)報(bào)的傳送路徑并記錄傳輸路徑。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）寬松的源路由（LSRR），用于信源預(yù)先指定數(shù)據(jù)報(bào)傳送過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)的關(guān)鍵路由。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）時(shí)間戳（TS），用于記錄路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的時(shí)間。根據(jù)時(shí)間戳可以估算IP數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)路由器傳送到另一個(gè)路由器所花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)而幫助分析網(wǎng)絡(luò)的吞吐率和負(fù)載情況。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組IP數(shù)據(jù)報(bào)在從信源到信宿的傳輸過(guò)程中，往往需要穿過(guò)多個(gè)不同的物理網(wǎng)絡(luò)。由于每種物理網(wǎng)絡(luò)都有其自身的最大傳輸單元（MTU），即幀格式中數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度。為了使被傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)報(bào)能順利穿過(guò)不同的物理網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有較高的傳輸效率，TCP/IP引入了IP數(shù)據(jù)報(bào)的動(dòng)態(tài)分片技術(shù)。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組數(shù)據(jù)報(bào)分片TCP/IP規(guī)定，IP數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大多數(shù)物理網(wǎng)絡(luò)的MTU值。考慮到從信源到信宿的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞過(guò)程中可能需要穿過(guò)不同物理網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)需要經(jīng)過(guò)具有較小MTU的物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)，IP允許路由器等數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行進(jìn)一步分片。這樣，數(shù)據(jù)報(bào)從信源到信宿的傳遞過(guò)程中可能會(huì)進(jìn)行多次分片操作。IP首部的標(biāo)志字段用于表示該IP數(shù)據(jù)報(bào)是否允許分片以及是否是最后一片。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組數(shù)據(jù)報(bào)分片（續(xù)）網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組分片重組在TCP/IP中，分片重組只在信宿上進(jìn)行。并引入了重組定時(shí)器來(lái)規(guī)定重組時(shí)間。開(kāi)始重組時(shí)，首先啟動(dòng)重組定時(shí)器，然后將具有相同標(biāo)識(shí)、協(xié)議號(hào)、源IP地址和目的IP地址的各分片根據(jù)分片首部中的相關(guān)字段（標(biāo)志、片偏移和總長(zhǎng)度）信息，將它們重新組裝成完整的原始數(shù)據(jù)報(bào)。最后將重組后的IP數(shù)據(jù)報(bào)按上層協(xié)議標(biāo)識(shí)字段中的協(xié)議號(hào)提交給上層相應(yīng)的協(xié)議模塊。分片操作可以在信源到信宿的傳輸路徑上的任何一臺(tái)路由器上進(jìn)行，并且數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過(guò)程中只進(jìn)行分片操作，不進(jìn)行分片重組的操作。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組IPv6IPv4已經(jīng)使用了20多年，獲得了巨大的成功，但隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，它面臨的危機(jī)也越來(lái)越不容忽視，如地址匱乏等。IPv6是為了解決IPv4所存在的一些問(wèn)題和不足而提出的，同時(shí)它還在許多方面提出了改進(jìn)，如路由協(xié)議、安全性、移動(dòng)性、服務(wù)質(zhì)量等。IPv6IPv4已經(jīng)使用了20多年，獲得了巨大的成功，但隨著IPv6IPv6地址IPv6由當(dāng)前IPv4的32位擴(kuò)充到128位表示形式冒號(hào)十六進(jìn)制表示法，即將128位地址表示位X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是8個(gè)16位地址段的十六進(jìn)制值。零壓縮表示法IPv6IPv6地址IPv6IPv6地址IPv6由當(dāng)前IPv4的32位擴(kuò)充到128位表示形式（續(xù)）在涉及IPv4和IPv6節(jié)點(diǎn)混合的鏈路環(huán)境時(shí)，有時(shí)需要采用另一種表達(dá)方式，即X:X:X:X:X:X:D.D.D.D，其中X是地址中6個(gè)高階16位字段的十六進(jìn)制值，D是地址中4個(gè)低階8位字段的十進(jìn)制值（按照IPv4規(guī)范表示）。IPv6IPv6地址IPv6IPv6地址地址結(jié)構(gòu)IPv6中地址有3種類型：?jiǎn)尾サ刂罚║nicast）、多播傳送（Multicast）和任意播地址（Anycast），也稱為單播、多播和泛播地址。單播地址：一個(gè)單接口標(biāo)識(shí)符，送往單播地址的數(shù)據(jù)包將被傳送到該地址所標(biāo)識(shí)的接口上。任意播地址：一組接口（一般屬于不同節(jié)點(diǎn)）的標(biāo)識(shí)符。送往一個(gè)任意播地址的數(shù)據(jù)包將被傳送到該地址所標(biāo)識(shí)的接口之一（即根據(jù)路由協(xié)議中的距離的計(jì)算方法而確定的“最近”的一個(gè)）。多播地址：一組接口（一般屬于不同節(jié)點(diǎn)）的標(biāo)識(shí)符。送往一個(gè)多播地址的數(shù)據(jù)包將被傳送到該地址標(biāo)識(shí)的所有接口上。IPv6IPv6地址IPv6IPv6地址地址結(jié)構(gòu)全球單播地址全球路由選擇前綴，占48位（含001前綴），分配給各公司和組織，用于因特網(wǎng)中路由器的路由選擇。子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符，占16位，用于各公司和組織創(chuàng)建自己的子網(wǎng)。如果沒(méi)有子網(wǎng)，可以把該字段設(shè)置為全0。接口標(biāo)識(shí)符，占64位，用于標(biāo)識(shí)主機(jī)或路由器單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)接口，相當(dāng)于IPv4中的主機(jī)號(hào)字段。IPv6IPv6地址IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6報(bào)文由基本首部、零個(gè)或最多6個(gè)擴(kuò)展首部和數(shù)據(jù)組成。其中，基本首部的長(zhǎng)度為40字節(jié)，共有8個(gè)字段構(gòu)成IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6IPv6報(bào)文格式基本首部長(zhǎng)度固定，40字節(jié)，其中包含如下幾個(gè)部分。版本，4bit，值為6。通信量等級(jí)，8bit，用于定義當(dāng)發(fā)生擁塞時(shí)，從相同源站發(fā)出的每一個(gè)報(bào)文相對(duì)與其他報(bào)文的優(yōu)先等級(jí)。游標(biāo)號(hào)，24bit，為需要作特殊處理的實(shí)時(shí)報(bào)文流進(jìn)行標(biāo)識(shí)，與一個(gè)已分配的資源相聯(lián)系。有效負(fù)載長(zhǎng)度，16bit，定義了IP報(bào)文除基本首部外的總長(zhǎng)度。下一首部，8bit，定義了數(shù)據(jù)報(bào)中跟隨在基本首部后面的擴(kuò)展首部位置。如果沒(méi)有擴(kuò)展首部則用來(lái)指定上層協(xié)議的類型。跳數(shù)限制，8bit，和IPv4中的TTL字段的目的一樣。源地址，128bit，定義了數(shù)據(jù)報(bào)的源地址。目的地址，128bit，定義了數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址。如果使用了嚴(yán)格的源路由選擇，則該字段為下一個(gè)路由器的地址。IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6在基本首部后增加了最多6個(gè)擴(kuò)展首部，分別是逐跳選項(xiàng)、源路由選擇、分片、鑒別、加密的安全有效載荷和目的站選項(xiàng)，進(jìn)而擴(kuò)充了IP數(shù)據(jù)報(bào)的功能。IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換目前，IETF已經(jīng)制定了從IPv4平滑過(guò)渡到IPv6的多種策略，其中最基本的兩種過(guò)渡技術(shù)——雙棧技術(shù)和隧道技術(shù)雙棧技術(shù)是指一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧，這樣該主機(jī)既能支持IPv4的通信，又能支持IPv6的通信IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換隧道技術(shù)提供了一種以現(xiàn)有IPv4路由體系來(lái)傳遞IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的方法，即將IPv6的數(shù)據(jù)報(bào)作為無(wú)結(jié)構(gòu)無(wú)意義的數(shù)據(jù)，封裝在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)中，通過(guò)IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換移動(dòng)IP移動(dòng)IP概述移動(dòng)IP是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它能夠保證計(jì)算機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中，在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)IP地址、不中斷正在進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通信及不中斷正在執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的不間斷訪問(wèn)。移動(dòng)IP移動(dòng)IP概述移動(dòng)IP重要概念移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是指處于移動(dòng)中的計(jì)算機(jī)通信設(shè)備本地鏈路是指與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具有相同IP網(wǎng)絡(luò)前綴（NetworkPrefix，NP）和網(wǎng)絡(luò)掩碼的網(wǎng)絡(luò)鏈路，即本地鏈路是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)原來(lái)所在的鏈路。外部鏈路（ForeignLink），也稱外區(qū)鏈路，是相對(duì)于本地鏈路而言，是指IP網(wǎng)絡(luò)前綴不同于本地鏈路的其他鏈路。在移動(dòng)IP中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以擁有兩個(gè)IP地址，即歸屬地址和轉(zhuǎn)交地址。其中，歸屬地址（HomeAddress）又稱為本地地址或家鄉(xiāng)地址，是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在本地鏈路上的IP地址。轉(zhuǎn)交地址（Care-ofAddress）是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到外部鏈路上時(shí)臨時(shí)獲得的IP地址。轉(zhuǎn)交地址具有與外部鏈路相同的網(wǎng)絡(luò)前綴。移動(dòng)IP重要概念移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）歸屬代理，又稱為本地代理或家鄉(xiāng)代理，指的是位于本地鏈路上的具有下述代理功能的路由器。能夠在本地鏈路上廣播代理廣告（AgentAdvertisement），以便移動(dòng)節(jié)點(diǎn)判別自己所處的位置。能夠響應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)請(qǐng)求（RegistrationRequest），將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外部鏈路上獲得的轉(zhuǎn)交地址與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)本地地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系添加在一張映射表中。能夠響應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的取消注冊(cè)請(qǐng)求（DeregistrationRequest），將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外部鏈路上獲得的轉(zhuǎn)交地址與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)本地地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系從映射表中刪除。能夠中途截取目標(biāo)地址為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)本地地址的IP數(shù)據(jù)報(bào)，并通過(guò)隧道將它們轉(zhuǎn)發(fā)給位于外部鏈路上的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）外部代理，又稱為外區(qū)代理，是位于外部鏈路上的具有以下代理功能的路由器：能夠在外部鏈路上廣播代理廣告，以便移動(dòng)節(jié)點(diǎn)判別自己所處的位置。能夠協(xié)助移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將注冊(cè)請(qǐng)求/取消注冊(cè)請(qǐng)求發(fā)送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的本地代理。能夠?yàn)橐苿?dòng)節(jié)點(diǎn)提供可用的轉(zhuǎn)交地址。能夠?qū)⒈镜卮硗ㄟ^(guò)隧道發(fā)送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行解包，然后再發(fā)送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)必須將其位置信息向其歸屬代理進(jìn)行注冊(cè)，以便歸屬代理能找到該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。在移動(dòng)IP中，依不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式，有兩種不同的注冊(cè)規(guī)程通過(guò)外部代理進(jìn)行注冊(cè)直接向歸屬代理進(jìn)行注冊(cè)代理發(fā)現(xiàn)：為了隨時(shí)隨地與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)必須首先找到一個(gè)移動(dòng)代理。移動(dòng)IP定義了兩種發(fā)現(xiàn)移動(dòng)代理的方法。被動(dòng)發(fā)現(xiàn)，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)等待移動(dòng)代理周期性地廣播代理廣告報(bào)文。主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，即移動(dòng)節(jié)點(diǎn)廣播一條請(qǐng)求代理的報(bào)文以促使移動(dòng)代理廣播代理廣告報(bào)文。移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）隧道（Tunnel）指的當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在外部鏈路上時(shí)，歸屬代理需要將原始數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給已注冊(cè)的外部代理，即歸屬代理使用IP隧道，將原始IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝在轉(zhuǎn)發(fā)的IP數(shù)據(jù)報(bào)中，并將轉(zhuǎn)發(fā)的IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到處于隧道終點(diǎn)的外部代理處。移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）移動(dòng)IP移動(dòng)IP實(shí)現(xiàn)原理移動(dòng)IP移動(dòng)IP實(shí)現(xiàn)原理移動(dòng)IP移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程移動(dòng)IP移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程移動(dòng)IP移動(dòng)IP技術(shù)存在的不足三角形路徑問(wèn)題，即通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要通過(guò)其歸屬代理，而移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IP路由規(guī)則將數(shù)據(jù)報(bào)直接發(fā)送到通信節(jié)點(diǎn)。外部代理間的光滑切換移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連至因特網(wǎng)的鏈路通常是無(wú)線鏈路，這種鏈路與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相比，其帶寬低得多，誤碼率卻高得多；某些防火墻也可能會(huì)阻斷IP隧道，因?yàn)樗鼈儥z驗(yàn)每個(gè)數(shù)據(jù)包的源地址，而移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包歸屬地址與外區(qū)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址不一樣，從而導(dǎo)致防火墻阻截IP隧道數(shù)據(jù)包；且移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可能是電池供電，如何減小功耗是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。移動(dòng)IP移動(dòng)IP技術(shù)存在的不足演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！TCP/IP—協(xié)議分析與應(yīng)用編程第三章網(wǎng)際協(xié)議TCP/IP—協(xié)議分析與應(yīng)用編程第三章網(wǎng)際協(xié)議主要內(nèi)容網(wǎng)際協(xié)議IPv6移動(dòng)IP主要內(nèi)容網(wǎng)際協(xié)議學(xué)習(xí)目標(biāo)理解IP的概念、作用以及在TCP/IP協(xié)議族中的位置。掌握IP數(shù)據(jù)報(bào)格式的構(gòu)成，了解IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)的作用。熟悉IPv6的地址結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)報(bào)格式以及從IPv4過(guò)渡到IPv6的常用方法。理解移動(dòng)IP的工作原理，熟悉與移動(dòng)IP相關(guān)的重要概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)理解IP的概念、作用以及在TCP/IP協(xié)議族中的位置網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol，IP）作為TCP/IP協(xié)議族中的核心協(xié)議，提供了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的最基本服務(wù)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的基本協(xié)議。主要特點(diǎn)如下。IP是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，雖然IP數(shù)據(jù)報(bào)攜帶源IP地址和目的IP地址，但進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的對(duì)等實(shí)體一定是同一物理網(wǎng)絡(luò)中的對(duì)等實(shí)體。IP不保證傳輸?shù)目煽啃裕粚?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)和跟蹤，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)生損壞時(shí)不向發(fā)送方通告，如果要求數(shù)據(jù)傳輸具有可靠性，則要在IP層的上面使用其他協(xié)議加以保證。IP提供無(wú)連接數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)獨(dú)立傳輸，可能沿著不同的路徑到達(dá)目的地，也可能不會(huì)按序到達(dá)目的地。網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol，IP）網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)IP首部是IP模塊為了正確傳輸數(shù)據(jù)而添加的各種控制信息的集合，是IP數(shù)據(jù)報(bào)的核心，其長(zhǎng)度是20～60字節(jié)。在IP首部中，數(shù)據(jù)的組織都是低位在前（右），高位在后（左）即網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序。版本，4bit，用于存放該IP數(shù)據(jù)報(bào)所使用的IP版本信息。首部長(zhǎng)度，4bit，以4個(gè)字節(jié)的倍數(shù)方式說(shuō)明IP首部的長(zhǎng)度。服務(wù)類型，8bit，用于規(guī)定數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的處理方式。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)IP首部（續(xù)）總長(zhǎng)度，16bit，以字節(jié)為單位具體說(shuō)明包括IP首部在內(nèi)的整個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度。標(biāo)識(shí)，16bit，又稱作“片標(biāo)識(shí)符”，是由信源指定的數(shù)據(jù)報(bào)標(biāo)識(shí)碼，用于將分割后的數(shù)據(jù)報(bào)分片重組成原始數(shù)據(jù)報(bào)。標(biāo)志，3bit，IP數(shù)據(jù)報(bào)分割控制標(biāo)志，用于表示該IP數(shù)據(jù)報(bào)是否允許分片以及是否是最后一片。片偏移，13bit，表示本片數(shù)據(jù)在它所在的原始數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)區(qū)中的偏移量。生存時(shí)間（TimeToLive，TTL），8bit，用來(lái)指定IP數(shù)據(jù)報(bào)可以在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖铋L(zhǎng)時(shí)間。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)IP首部（續(xù)）上層協(xié)議標(biāo)識(shí)，8bit，用于指明IP數(shù)據(jù)報(bào)所封裝的上層協(xié)議類型。首部校驗(yàn)和，16bit，用于IP首部數(shù)據(jù)有效性的校驗(yàn)，以保證IP首部在傳輸時(shí)的正確性和完整性。源地址，32bit，存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的信源的IP地址。目的地址，32bit，存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)報(bào)的信宿的IP地址。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)類型復(fù)制位，1bit，用于控制數(shù)據(jù)報(bào)分片時(shí)是否將選項(xiàng)復(fù)制到各個(gè)分片中，值為0時(shí)表示不復(fù)制，值為1時(shí)表示復(fù)制到所有的分片；選項(xiàng)類，2bit，用于定義選項(xiàng)的一般作用；選項(xiàng)號(hào)，5bit，用于定義選項(xiàng)的具體類型；選項(xiàng)長(zhǎng)度，8bit，用于定義整個(gè)選項(xiàng)的長(zhǎng)度；選項(xiàng)數(shù)據(jù)，變長(zhǎng)，用于定義選項(xiàng)請(qǐng)求。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能選項(xiàng)結(jié)束（EndofOptionList，EOL），1字節(jié)長(zhǎng)度，用于提示最后一個(gè)選項(xiàng)，必須放在所有選項(xiàng)的后面。無(wú)操作（NoOPeration，NOP），1字節(jié)長(zhǎng)度，用于選項(xiàng)之間的邊界對(duì)正。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)中有兩個(gè)以上的選項(xiàng)時(shí)，如果其中某個(gè)選項(xiàng)的長(zhǎng)度不足4字節(jié)的倍數(shù)，則可以在其中加入NOP，將長(zhǎng)度補(bǔ)足到4字節(jié)的倍數(shù)，以便能夠?qū)φ较乱粋€(gè)選項(xiàng)的起始位置。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）記錄路由（RecordRout，RR），用于記錄數(shù)據(jù)報(bào)在因特網(wǎng)傳送過(guò)程中從信源到信宿所經(jīng)過(guò)的各路由器的IP地址。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）嚴(yán)格的源路由（SSRR），用于信源預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)報(bào)在因特網(wǎng)中傳送時(shí)所經(jīng)過(guò)的路由器（入口地址）并記錄所經(jīng)過(guò)的路由器（出口地址），即指定數(shù)據(jù)報(bào)的傳送路徑并記錄傳輸路徑。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）寬松的源路由（LSRR），用于信源預(yù)先指定數(shù)據(jù)報(bào)傳送過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)的關(guān)鍵路由。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)6種選項(xiàng)類型的功能（續(xù)）時(shí)間戳（TS），用于記錄路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的時(shí)間。根據(jù)時(shí)間戳可以估算IP數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)路由器傳送到另一個(gè)路由器所花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)而幫助分析網(wǎng)絡(luò)的吞吐率和負(fù)載情況。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組IP數(shù)據(jù)報(bào)在從信源到信宿的傳輸過(guò)程中，往往需要穿過(guò)多個(gè)不同的物理網(wǎng)絡(luò)。由于每種物理網(wǎng)絡(luò)都有其自身的最大傳輸單元（MTU），即幀格式中數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度。為了使被傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)報(bào)能順利穿過(guò)不同的物理網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有較高的傳輸效率，TCP/IP引入了IP數(shù)據(jù)報(bào)的動(dòng)態(tài)分片技術(shù)。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組數(shù)據(jù)報(bào)分片TCP/IP規(guī)定，IP數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大多數(shù)物理網(wǎng)絡(luò)的MTU值?？紤]到從信源到信宿的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞過(guò)程中可能需要穿過(guò)不同物理網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)需要經(jīng)過(guò)具有較小MTU的物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)，IP允許路由器等數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行進(jìn)一步分片。這樣，數(shù)據(jù)報(bào)從信源到信宿的傳遞過(guò)程中可能會(huì)進(jìn)行多次分片操作。IP首部的標(biāo)志字段用于表示該IP數(shù)據(jù)報(bào)是否允許分片以及是否是最后一片。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組數(shù)據(jù)報(bào)分片（續(xù)）網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組分片重組在TCP/IP中，分片重組只在信宿上進(jìn)行。并引入了重組定時(shí)器來(lái)規(guī)定重組時(shí)間。開(kāi)始重組時(shí)，首先啟動(dòng)重組定時(shí)器，然后將具有相同標(biāo)識(shí)、協(xié)議號(hào)、源IP地址和目的IP地址的各分片根據(jù)分片首部中的相關(guān)字段（標(biāo)志、片偏移和總長(zhǎng)度）信息，將它們重新組裝成完整的原始數(shù)據(jù)報(bào)。最后將重組后的IP數(shù)據(jù)報(bào)按上層協(xié)議標(biāo)識(shí)字段中的協(xié)議號(hào)提交給上層相應(yīng)的協(xié)議模塊。分片操作可以在信源到信宿的傳輸路徑上的任何一臺(tái)路由器上進(jìn)行，并且數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過(guò)程中只進(jìn)行分片操作，不進(jìn)行分片重組的操作。網(wǎng)際協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)分片與重組IPv6IPv4已經(jīng)使用了20多年，獲得了巨大的成功，但隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，它面臨的危機(jī)也越來(lái)越不容忽視，如地址匱乏等。IPv6是為了解決IPv4所存在的一些問(wèn)題和不足而提出的，同時(shí)它還在許多方面提出了改進(jìn)，如路由協(xié)議、安全性、移動(dòng)性、服務(wù)質(zhì)量等。IPv6IPv4已經(jīng)使用了20多年，獲得了巨大的成功，但隨著IPv6IPv6地址IPv6由當(dāng)前IPv4的32位擴(kuò)充到128位表示形式冒號(hào)十六進(jìn)制表示法，即將128位地址表示位X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是8個(gè)16位地址段的十六進(jìn)制值。零壓縮表示法IPv6IPv6地址IPv6IPv6地址IPv6由當(dāng)前IPv4的32位擴(kuò)充到128位表示形式（續(xù)）在涉及IPv4和IPv6節(jié)點(diǎn)混合的鏈路環(huán)境時(shí)，有時(shí)需要采用另一種表達(dá)方式，即X:X:X:X:X:X:D.D.D.D，其中X是地址中6個(gè)高階16位字段的十六進(jìn)制值，D是地址中4個(gè)低階8位字段的十進(jìn)制值（按照IPv4規(guī)范表示）。IPv6IPv6地址IPv6IPv6地址地址結(jié)構(gòu)IPv6中地址有3種類型：?jiǎn)尾サ刂罚║nicast）、多播傳送（Multicast）和任意播地址（Anycast），也稱為單播、多播和泛播地址。單播地址：一個(gè)單接口標(biāo)識(shí)符，送往單播地址的數(shù)據(jù)包將被傳送到該地址所標(biāo)識(shí)的接口上。任意播地址：一組接口（一般屬于不同節(jié)點(diǎn)）的標(biāo)識(shí)符。送往一個(gè)任意播地址的數(shù)據(jù)包將被傳送到該地址所標(biāo)識(shí)的接口之一（即根據(jù)路由協(xié)議中的距離的計(jì)算方法而確定的“最近”的一個(gè)）。多播地址：一組接口（一般屬于不同節(jié)點(diǎn)）的標(biāo)識(shí)符。送往一個(gè)多播地址的數(shù)據(jù)包將被傳送到該地址標(biāo)識(shí)的所有接口上。IPv6IPv6地址IPv6IPv6地址地址結(jié)構(gòu)全球單播地址全球路由選擇前綴，占48位（含001前綴），分配給各公司和組織，用于因特網(wǎng)中路由器的路由選擇。子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符，占16位，用于各公司和組織創(chuàng)建自己的子網(wǎng)。如果沒(méi)有子網(wǎng)，可以把該字段設(shè)置為全0。接口標(biāo)識(shí)符，占64位，用于標(biāo)識(shí)主機(jī)或路由器單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)接口，相當(dāng)于IPv4中的主機(jī)號(hào)字段。IPv6IPv6地址IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6報(bào)文由基本首部、零個(gè)或最多6個(gè)擴(kuò)展首部和數(shù)據(jù)組成。其中，基本首部的長(zhǎng)度為40字節(jié)，共有8個(gè)字段構(gòu)成IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6IPv6報(bào)文格式基本首部長(zhǎng)度固定，40字節(jié)，其中包含如下幾個(gè)部分。版本，4bit，值為6。通信量等級(jí)，8bit，用于定義當(dāng)發(fā)生擁塞時(shí)，從相同源站發(fā)出的每一個(gè)報(bào)文相對(duì)與其他報(bào)文的優(yōu)先等級(jí)。游標(biāo)號(hào)，24bit，為需要作特殊處理的實(shí)時(shí)報(bào)文流進(jìn)行標(biāo)識(shí)，與一個(gè)已分配的資源相聯(lián)系。有效負(fù)載長(zhǎng)度，16bit，定義了IP報(bào)文除基本首部外的總長(zhǎng)度。下一首部，8bit，定義了數(shù)據(jù)報(bào)中跟隨在基本首部后面的擴(kuò)展首部位置。如果沒(méi)有擴(kuò)展首部則用來(lái)指定上層協(xié)議的類型。跳數(shù)限制，8bit，和IPv4中的TTL字段的目的一樣。源地址，128bit，定義了數(shù)據(jù)報(bào)的源地址。目的地址，128bit，定義了數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址。如果使用了嚴(yán)格的源路由選擇，則該字段為下一個(gè)路由器的地址。IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6在基本首部后增加了最多6個(gè)擴(kuò)展首部，分別是逐跳選項(xiàng)、源路由選擇、分片、鑒別、加密的安全有效載荷和目的站選項(xiàng)，進(jìn)而擴(kuò)充了IP數(shù)據(jù)報(bào)的功能。IPv6IPv6報(bào)文格式IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換目前，IETF已經(jīng)制定了從IPv4平滑過(guò)渡到IPv6的多種策略，其中最基本的兩種過(guò)渡技術(shù)——雙棧技術(shù)和隧道技術(shù)雙棧技術(shù)是指一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧，這樣該主機(jī)既能支持IPv4的通信，又能支持IPv6的通信IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換隧道技術(shù)提供了一種以現(xiàn)有IPv4路由體系來(lái)傳遞IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的方法，即將IPv6的數(shù)據(jù)報(bào)作為無(wú)結(jié)構(gòu)無(wú)意義的數(shù)據(jù)，封裝在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)中，通過(guò)IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸IPv6IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)換移動(dòng)IP移動(dòng)IP概述移動(dòng)IP是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它能夠保證計(jì)算機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中，在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)IP地址、不中斷正在進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通信及不中斷正在執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的不間斷訪問(wèn)。移動(dòng)IP移動(dòng)IP概述移動(dòng)IP重要概念移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是指處于移動(dòng)中的計(jì)算機(jī)通信設(shè)備本地鏈路是指與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具有相同IP網(wǎng)絡(luò)前綴（NetworkPrefix，NP）和網(wǎng)絡(luò)掩碼的網(wǎng)絡(luò)鏈路，即本地鏈路是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)原來(lái)所在的鏈路。外部鏈路（ForeignLink），也稱外區(qū)鏈路，是相對(duì)于本地鏈路而言，是指IP網(wǎng)絡(luò)前綴不同于本地鏈路的其他鏈路。在移動(dòng)IP中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以擁有兩個(gè)IP地址，即歸屬地址和轉(zhuǎn)交地址。其中，歸屬地址（HomeAddress）又稱為本地地址或家鄉(xiāng)地址，是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在本地鏈路上的IP地址。轉(zhuǎn)交地址（Care-ofAddress）是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到外部鏈路上時(shí)臨時(shí)獲得的IP地址。轉(zhuǎn)交地址具有與外部鏈路相同的網(wǎng)絡(luò)前綴。移動(dòng)IP重要概念移動(dòng)IP重要概念（續(xù)）歸屬代理，又稱為本地代理或家鄉(xiāng)代理，指的是位