【正文】 是 預(yù) 定 義 的：n TCP = 6n UDP = 17n ICMP = 1n OSPF = 892023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 30IPv4 分組頭n 服 務(wù)類 型 （ TOS – Type Of Service）優(yōu)先權(quán) D T R 未用0 1 2 3 4 5 6 7用戶希望的傳輸類型：q D：低時(shí)延q T：高吞吐率q R：高可靠性q C: 低代價(jià)分組的優(yōu)先權(quán)（ Precedence)：q 體現(xiàn)本分組的重要程度（ 0~7）q 0：一般優(yōu)先權(quán)q 7：網(wǎng)絡(luò)控制優(yōu)先權(quán)版本 4中未使用C2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 31IPv4 分組頭n 生存 時(shí)間 （ TTL – Time To Live， 1 byte）n 用來(lái)防止 IP 分 組 在網(wǎng) 絡(luò) 中出 現(xiàn) 無(wú)限循 環(huán)n 分 組產(chǎn) 生 時(shí) TTL 被 設(shè) 置一個(gè)初 值 ；每 經(jīng)過(guò) 一個(gè)路由器其 值 都將減少；當(dāng) TTL = 0 時(shí) ， 該 分 組 將被 丟棄。n TTL 指定的不是一個(gè)精確的 時(shí)間 （以 hop 為單 位）n 分 組頭 的校 驗(yàn) 和 （ 2 byte）n 用來(lái)保 護(hù) IP 分 組頭 的完整性n 校 驗(yàn) 和的 計(jì) 算和 檢驗(yàn) 算法： 對(duì) 分 組頭 按照 16 位字為單 位，求其半加和， 結(jié) 果求反，即得到校 驗(yàn) 和。2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 32IP 分組頭n 分 組頭 中 IP 選項(xiàng) 字段是任 選 的n IP 選項(xiàng) 主要用于網(wǎng) 絡(luò) 控制和 測(cè)試n 源 選 路 （ source route） 選項(xiàng)n 路由 記錄 （ record route） 選項(xiàng)n 時(shí)間 戳 （ time stamp） 選項(xiàng)n ……n IP 選項(xiàng) 需要由通路上的每一個(gè)路由器來(lái) 處 理n 實(shí)際應(yīng) 用中， IP 選項(xiàng) 很少使用2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 33IP 分組傳輸MTUHeader TrailerIP datagramDatagramFrame能夠封裝進(jìn)一個(gè)幀能夠封裝進(jìn)一個(gè)幀種的最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度種的最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度n IP 分 組 需要通 過(guò) 物理網(wǎng) 絡(luò) 的 幀來(lái) 進(jìn) 行 傳輸n 封裝（ Encapsulation） —— 將 IP 分 組 映射到物理 幀 中的方式2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 34分組的分片 （ fragmentation）n 分片 —— 在小 MTU 的網(wǎng) 絡(luò) 上將 較 大分 組 分割后 進(jìn) 行 傳輸n ID(Identification)： 該 分 組 的唯一 標(biāo)識(shí) ，以便 進(jìn) 行分片的重 組n MF(More Fragment， Flags 字段的 Bit 0)： MF=1 表示 還 有更多分片n FO(Fragment Offset)：本片起始位置在原始分 組 數(shù)據(jù)區(qū)中的偏移量IP 頭 數(shù)據(jù)區(qū)（ 1400 字節(jié)）ID = 100片頭 數(shù)據(jù) 1（ 600） 數(shù)據(jù) 3 (200)片頭片頭 數(shù)據(jù) 1（ 600）ID = 100MF = 1FO = 0Len = 620ID = 100MF = 1FO = 600Len = 620ID = 100MF = 0FO = 1200Len = 2202023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 35提綱n 網(wǎng) 際 互 連協(xié)議n IP編 址n IP數(shù)據(jù) 報(bào) 的格式n IP分 組 的 轉(zhuǎn)發(fā)n IP路由 協(xié)議n 多 協(xié)議標(biāo)簽 交 換n IP網(wǎng) 絡(luò)組 網(wǎng)和 規(guī) 劃2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 36IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)n IP分 組 的 轉(zhuǎn)發(fā) 就是把分 組 放到去往 終 點(diǎn)的路由上， 這 就要求主機(jī)或路由器裝有路由表。n 與路由表相關(guān)的操作包括兩個(gè)部分：n 第一部分是路由表的使用，即根據(jù)路由表 進(jìn) 行路由選擇 ，完成分 組 的 轉(zhuǎn)發(fā) 。主機(jī)和路由器上的 IP負(fù)責(zé) 第一部分的工作n 第二部分是路由表的建立和刷新， 這項(xiàng) 工作由路由守 護(hù) 程序完成。路由 協(xié)議負(fù)責(zé) 第二部分的工作。2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 37路由更新 路由更新路由協(xié)議路由表接口接口 轉(zhuǎn)發(fā)目的地址提取數(shù)據(jù)包 數(shù)據(jù)包路由數(shù)據(jù)庫(kù)IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 38路由表n 選 路： 是 對(duì) 目的網(wǎng) 絡(luò) 的 選 路，需要使用目的地址中的網(wǎng) 絡(luò) 部分n 路由表： 由一系列的（ N， R）二元 組 構(gòu)成的二 維 表n 路由表的 規(guī) 模和內(nèi)容取決于互 連 往中網(wǎng) 絡(luò) 的數(shù)量，與主機(jī)數(shù)量無(wú)關(guān)N1 R1N2 R2N3 R2目的網(wǎng)絡(luò) 下一跳地址::::N1N2N3目的網(wǎng)絡(luò)::R1R2R2下一跳地址::Mask 1Mask 2Mask 3子網(wǎng)掩碼::2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 39直接轉(zhuǎn)發(fā)和間接轉(zhuǎn)發(fā)n 直接 轉(zhuǎn)發(fā)n 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié) 點(diǎn)與目的 結(jié) 點(diǎn)在同一個(gè)物理網(wǎng) 絡(luò) 中n 轉(zhuǎn)發(fā) 中 間 不需要 經(jīng)過(guò) 其他路由器n 分 組 封裝在物理 幀 中，直接 傳 送到目的 結(jié) 點(diǎn)n 間 接 轉(zhuǎn)發(fā)n 轉(zhuǎn)發(fā)結(jié) 點(diǎn)與目的 結(jié) 點(diǎn)不在同一個(gè)物理網(wǎng) 絡(luò) 中n 選 路功能將根據(jù)分 組 的目的地址， 選擇 一個(gè)下一跳路由器，并將分 組轉(zhuǎn)發(fā) 到 該 下一跳路由器上一個(gè)路由表的實(shí)例1路由器A2路由器B34路由器路由表目的網(wǎng)絡(luò) 下一跳地址 直接轉(zhuǎn)發(fā)直接轉(zhuǎn)發(fā)路由表目的網(wǎng)絡(luò) 下一跳地址 直接轉(zhuǎn)發(fā)直接轉(zhuǎn)發(fā)默認(rèn)路由和特定主機(jī)路由n 默 認(rèn) 路由 選 路 （ default routing）n 在 選 路 時(shí) ，若未能在路由表中搜索到與目的地址相匹配的表 項(xiàng) ，那么 IP 協(xié)議 可以采用一條 預(yù) 定義 的默 認(rèn) 路由，將分 組轉(zhuǎn)發(fā) 到一個(gè)默 認(rèn) 的下一跳路由器上；n 默 認(rèn) 路由用來(lái) 進(jìn) 一步減少路由表的 規(guī) 模。216。特定主機(jī)路由選路 （ hostspecific routing）q 路由表表項(xiàng)是基于網(wǎng)絡(luò)地址的（而不是基于主機(jī)地址）。q 但是，為了某些特殊的目的（如管理或維護(hù)等）， IP 協(xié)議也允許在路由表中使用主機(jī)地址作為表項(xiàng)，為特定主機(jī)指定特定的路由通路，也就是特定主機(jī)路由。Intra R InterA使用一條指向 R 的默認(rèn)路由路徑來(lái)訪問(wèn) InterIP 層對(duì)分組的處理IP 層應(yīng)用軟件 TCP/UDP1數(shù)據(jù)鏈路2其它系統(tǒng)根據(jù)分組的目的地址進(jìn)行選路確定下一跳結(jié)點(diǎn)地址利用 ARP 確定下一跳結(jié)點(diǎn)的物理地址對(duì)分組進(jìn)行物理封裝，利用物理幀完成傳輸1. 輸出分組的處理取出分組的目的地址 DA接收分組并提交給高層軟件2. 輸入分組的處理（主機(jī)）DA = 本機(jī)地址？丟棄分組yesNo接收分組并提交給高層軟件2. 輸入分組的處理（路由器或多穴主機(jī)）yesno丟棄分組no進(jìn)行物理封裝，利用物理幀完成傳輸TTL = TTL 1取出分組的目的地址 DA對(duì) DA 進(jìn)行選路，確定下一跳結(jié)點(diǎn)地址利用 ARP 確定下一跳結(jié)點(diǎn)的物理地址DA = 本機(jī)地址？TTL = 0 ?yes分組選路的算法取出分組的目的 IP 地址 DA計(jì)算出目的網(wǎng)絡(luò)地址 DNDN 匹配直接轉(zhuǎn)發(fā)路由？ 直接轉(zhuǎn)發(fā)分組YesDA 匹配特定主機(jī)路由？ 按照特定主機(jī)路由 轉(zhuǎn)發(fā)分組YesNoDN 匹配了路由表中的某個(gè)表項(xiàng)？ 按路由表中指定的下一跳地址 轉(zhuǎn)發(fā)分組YesNo路由表定義了默認(rèn)路由？ 按照默認(rèn)路由 轉(zhuǎn)發(fā)分組YesNo選路失敗No搜索路由表搜索失敗2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 44一個(gè)路由表的例子目的地址 子網(wǎng)掩 碼 下一跳 輸 出接口 … － ―― m0 … m1 … m2 …… … … … … m1 …圖中第 1個(gè)表項(xiàng)是直接轉(zhuǎn)發(fā)路由，即目的主機(jī)在該網(wǎng)絡(luò)上，第 2個(gè)表項(xiàng)是對(duì)主機(jī) B的特定主機(jī)路由，第 3個(gè)表項(xiàng)是特定網(wǎng)絡(luò)路由，最后一個(gè)表項(xiàng)是默認(rèn)路由。2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 45Router 接收了目的地址為接收了目的地址為 分組分組1. 直接轉(zhuǎn)發(fā)直接轉(zhuǎn)發(fā)a. no match2. 特定主機(jī)特定主機(jī)a. no match3. 特定網(wǎng)絡(luò)特定網(wǎng)絡(luò)a. 匹配匹配The router sends the packet through interface m2 along with the nexthop address () to next module2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 46提綱n 網(wǎng) 際 互 連協(xié)議n IP路由 協(xié)議n 多 協(xié)議標(biāo)簽 交 換n IP網(wǎng) 絡(luò)組 網(wǎng)和 規(guī) 劃2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 47自治系統(tǒng) (autonomous system) n 我 們 將整個(gè)互 聯(lián) 網(wǎng)劃分 為許 多 較 小的自治系 統(tǒng) AS。n 一個(gè)自治系 統(tǒng) 是一個(gè)互 聯(lián) 網(wǎng)，其最重要的特點(diǎn)就是自治系 統(tǒng) 有 權(quán) 自主地決定在本系 統(tǒng) 內(nèi) 應(yīng) 采用何種路由 選擇協(xié)議 。 n 一個(gè)自治系 統(tǒng) 內(nèi)的所有網(wǎng) 絡(luò) 都屬于一個(gè)行政 單 位 (例如，一個(gè)公司，一所大學(xué)，政府的一個(gè)部 門(mén) ，等等 )來(lái)管 轄 。 n 一個(gè)自治系 統(tǒng) 的所有路由器在本自治系 統(tǒng) 內(nèi)都必 須是 連 通的。 2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 48兩大類路由選擇協(xié)議n 域內(nèi) (Intradomian) 協(xié)議 ：又稱 IGPn 用于同一個(gè)自治系 統(tǒng) 內(nèi)部的路由器之 間 ，功能是 計(jì)算自治系 統(tǒng) 中任意兩個(gè)網(wǎng) 絡(luò) 之 間 的最佳通路（最短或 費(fèi) 用最低通路）。如 RIP 和 OSPF 協(xié)議 。n 域 間 (Interdomain) 協(xié)議 ：又稱 EGPn 用于不同自治系 統(tǒng) 的路由器之 間 ，用來(lái) 計(jì) 算穿越不同自治系 統(tǒng) 的通路。由于自治系 統(tǒng) 的 組織 管理不同，因此在 計(jì) 算跨越不同自治系 統(tǒng) 的通路 時(shí) ，需要考慮 多方面的因素，如 費(fèi) 用、可用性、性能、不同自治系 統(tǒng) 之 間 的商 業(yè) 關(guān)系等。目前使用最多的是 BGP4。 2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 49R1H1 H2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) CIGPIGP IGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGP IGPEGP EGPEGP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， BGP4）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 2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 50域內(nèi)路由協(xié)議： RIPn RIP – Routing Information Protocoln 最普通、 應(yīng) 用最廣泛的域內(nèi)路由 協(xié)議n 采用距離向量路由算法n 每 30 秒將整個(gè)路由數(shù)據(jù) 庫(kù) 廣播一次n 采用 轉(zhuǎn)發(fā) 跳數(shù)（即 hop）作 為費(fèi) 用的度量參數(shù)n RIP 支持的最大網(wǎng) 絡(luò) 直徑是 15 hopn RIPv1： RFC1058(STD 34, 1988)， 基本 協(xié)議n RIPv2： RFC1723(1994)， 增加 CIDR支持2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 51距離向量法 distance vector routingn 距離向量：即一個(gè)二元 組 {work ， cost}n 各路由器都可將其所了解的路由的信息（已知的所有網(wǎng) 絡(luò) 以及到達(dá)各網(wǎng) 絡(luò) 的距離 ）通知 給 相 鄰 的路由器。n 路由數(shù)據(jù) 庫(kù) 的構(gòu)成n work： 代表目的網(wǎng) 絡(luò)n cost： 去往 該 網(wǎng) 絡(luò) 的距離或 費(fèi) 用2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 52距離向量的更新過(guò)程N(yùn)1 R1 R2Destin CostN1 0距離向量更新消息Destin Cost Nexthop N1 0 DirectR1 路由數(shù)據(jù)庫(kù)Destin Cost Nexthop N1 4 RnR2 路由數(shù)據(jù)庫(kù)Destin CostN1 1距離向量更新消息N1 1 R1更新更新2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 53RIP路由更新原則n 僅 和相 鄰 的路由器交 換 信息。 RIP規(guī) 定，不相鄰 的路由器不交 換 信息。n 交 換 的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。n 按固定的 時(shí)間間 隔 (30秒 )交 換 路由信息，然后路由器根據(jù)收到的路由信息更新路由表。另一種情況就是當(dāng)網(wǎng) 絡(luò) 拓?fù)?發(fā) 生 變 化 時(shí) ，路由器也及 時(shí) 向相 鄰 路由器通告拓?fù)?變 化后的路由信息 。 2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 54沒(méi)有更小距離的路由時(shí)，保持原有路由不變2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 55AS中的路由表的起始狀態(tài)2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 56最終路由表2023/2/17 通信網(wǎng)基礎(chǔ) 57RIP 協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn) n RIP 協(xié)議 最大的 優(yōu)