【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分組又會(huì)被送到數(shù)據(jù)鏈路層，封裝成幀，最終由物理網(wǎng)絡(luò)來傳輸。 ? 每個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)都有自己的最大傳輸單元 MTU (Maximum Transmission Unit)，即 物理網(wǎng)絡(luò)對(duì)幀最大字節(jié)數(shù)的限制，這是由硬件決定的。 ? 所以，無連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸需要解決的問題是如何適應(yīng)不同物理網(wǎng)絡(luò)對(duì)分組最大長(zhǎng)度的限制：包括數(shù)據(jù)報(bào)分段、段的傳輸和控制、分段重組。 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 幀頭 幀 Frame 幀尾 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 分段機(jī)制 ? 分組長(zhǎng)度的定義原則 ? 與硬件無關(guān)，以不超過 IP版本規(guī)定的數(shù)據(jù)報(bào)總長(zhǎng)度為前提。 ? 取源主機(jī)所在物理網(wǎng)絡(luò)的 MTU為數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度。 ? 定義分段機(jī)制 ? 在分組長(zhǎng)度大于網(wǎng)絡(luò) MTU的情況下，將其分成若干較小的部分傳輸，每個(gè)部分稱為“段”。 ? 分段機(jī)制適用在從大 MTU向小 MTU傳輸?shù)倪^程中。 主機(jī) 1 R1 R2 網(wǎng)絡(luò) 2 MTU=620 主機(jī) 2 網(wǎng)絡(luò) 1 MTU=1500 網(wǎng)絡(luò) 3 MTU=1500 MTU從大到小 實(shí)行分段 MTU從小到大 不用分段 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 數(shù)據(jù)報(bào)分段 主機(jī) 1 IP 報(bào)頭 TCP Segment 20字節(jié) 1400字節(jié) MTU=1500字節(jié) R1 實(shí)行分段， 段頭復(fù)制 IP報(bào)頭，其中需要設(shè)置偏移量域 段頭 1 段 1 (600字節(jié) ) 20字節(jié) 600字節(jié) 段頭 2 段 2 (600字節(jié) ) 段頭 3 段 3 (200) 段頭 1中的偏移量為 0 段頭 2中的偏移量為 600 段頭 3中的偏移量為 1200 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 標(biāo)志 Flags (3bit) 32bit 標(biāo)識(shí) Identification (16bit) 偏移量 Fragment Offset (13bit) 源主機(jī)賦予分組的標(biāo)識(shí)， 標(biāo)識(shí)此分段所屬的分組， 用于分段重組。 “001”:段未完 “ 010”:不分段 提供段的 順序信息 分段的傳輸和控制 ? 傳輸：每個(gè)分段獨(dú)立選擇傳輸路徑，盡力傳遞。 ? 控制：通過段頭中的參數(shù)來控制。 ? Indetification：源主機(jī)賦予分組的標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)此分段所屬的分組，用于分段重組。 ? flags： “ 001” 段未完；“ 010” 不分段。 ? offset ：提供段的順序信息。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 分段重組 ? 重組只在目的主機(jī)完成 ? 減輕路由結(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化路由協(xié)議 ? 簡(jiǎn)單、高效，體現(xiàn)盡力傳遞的設(shè)計(jì)思想 ? 在接收主機(jī)設(shè)置重組計(jì)時(shí)器 ? 接收到數(shù)據(jù)報(bào)的第一段時(shí)立即啟動(dòng)計(jì)時(shí)器； ? 如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到全部的分段，則放棄整個(gè)分組，向目的主機(jī)發(fā)送出錯(cuò)信息。 Back 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 數(shù)據(jù)報(bào)路由 ? 數(shù)據(jù)報(bào)路由就是要確定數(shù)據(jù)報(bào)的最佳路徑。 ? 網(wǎng)絡(luò)中選擇路徑的方式有兩種： ? 直接尋徑：源主機(jī)與目的主機(jī)在相同網(wǎng)絡(luò)中。 ? 在物理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部確定主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸路徑 ? 間接尋徑：源主機(jī)與目的主機(jī)在不同網(wǎng)絡(luò)中。 ? 首先需要確定到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸路徑 (利用路由技術(shù) )。 ? 然后在目的網(wǎng)絡(luò)中用直接尋徑方法到達(dá)目的主機(jī)。 ? 直接尋徑發(fā)生在第二層，根據(jù)物理地址來進(jìn)行。間接尋徑在第三層完成，依據(jù)是 IP地址。 ? IP路由的特點(diǎn) ? 間接路由：在網(wǎng)絡(luò)互連的不同結(jié)點(diǎn) (路由器、交換機(jī) )間作出選擇。 ? 路由對(duì)象： IP數(shù)據(jù)報(bào) (屏蔽了不同物理網(wǎng)絡(luò)連接的細(xì)節(jié) )。 ? 路由方法：表驅(qū)動(dòng)，即利用路由表。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 路由表 ? 路由表 (routing table)是每個(gè)路由結(jié)點(diǎn)用某個(gè)特定的路由協(xié)議建立和維護(hù)的、利用 TCP/IP協(xié)議在通信中交互的路由信息。 ? IP協(xié)議根據(jù)路由表中的信息對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行路由，它只是使用者。路由協(xié)議是路由表的生成者和維護(hù)者，路由表必須時(shí)時(shí)更新，以準(zhǔn)確地反映當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，存在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種維護(hù)方式。 ? 路由表包含的主要信息有：目的地址、網(wǎng)關(guān)地址、接口等。 ? 目的地址：可以是某臺(tái)主機(jī)地址、某個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址、某個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址、缺省路由 (Default)。 ? 網(wǎng)關(guān)地址：下一跳的 IP地址。 ? 接口：一個(gè)本地接口，通過它 IP數(shù)據(jù)報(bào)將被發(fā)送出去。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 數(shù)據(jù)報(bào)路由的工作流程 ? 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接收并暫存分組 A。 ? 讀取分組 A中的目的 IP地址，通過 IP地址“與”網(wǎng)絡(luò) /子網(wǎng)掩碼，抽取出其網(wǎng)絡(luò) /子網(wǎng)地址信息。 ? 查詢路由表： ? 如果該網(wǎng)絡(luò)地址位于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)直接連接的網(wǎng)絡(luò)上，就將該分組通過相應(yīng)的端口發(fā)送到目的地址所在的網(wǎng)絡(luò)中。 ? 否則，將得到一個(gè)更接近目的地址的指示，繼續(xù)查詢路由表，直至能夠從路由器的一個(gè)端口發(fā)出分組為止。 ? 如果都必能匹配，就使用缺省路由。 ? 數(shù)據(jù)報(bào)路由是基于網(wǎng)絡(luò)地址，而不是 IP地址的。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 圖例 1：數(shù)據(jù)報(bào)路由 路由器 G 的路由表目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)關(guān)地址2 0 . 0 . 0 . 0 直接投遞3 0 . 0 . 0 . 0 直接投遞1 0 . 0 . 0 . 0 2 0 . 0 . 0 . 54 0 . 0 . 0 . 0 3 0 . 0 . 0 . 7G 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) F H 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 圖例 1：數(shù)據(jù)報(bào)路由 路由器 G 的路由表目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)關(guān)地址 . 直接投遞 . 直接投遞 . . . .G 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) F H 路由器 H 的路由表目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)關(guān)地址. 0 . 6. 0 . 6. 0 直接投遞. 0 直接投遞路由器 F 的路由表目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)關(guān)地址 . 直接投遞 . 直接投遞 . . . .計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 圖例 2：數(shù)據(jù)報(bào)路由 路由器 F 的路由表目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)關(guān)地址 鏈路狀態(tài)10 . 直接投遞20 . 直接投遞30 . 20 .. 650 .好一般40 . 2 . 650 .好一般5 .0 直接投遞網(wǎng)絡(luò) G 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò) F H Back 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 ? ICMP協(xié)議 (The Inter Control Message Protocol) ? 傳遞網(wǎng)絡(luò)控制信息，提供差錯(cuò)報(bào)告。 ? ICMP報(bào)文封裝在 IP分組，即將 ICMP報(bào)文加上 IP報(bào)頭，其中IP報(bào)頭中的協(xié)議域 protocol＝ 1。 ? ICMP報(bào)頭格式 ? type： 8 bits，標(biāo)明消息類型。 ? Code： 8 bits，類型中的代碼。 ? Checksum： 16 bits，只檢驗(yàn) ICMP報(bào)文（從類型域開始）。 差錯(cuò)處理 — ICMP協(xié)議 IP 報(bào)頭 ICMP 數(shù)據(jù) type code checksum ICMP報(bào)頭 ICMP報(bào)文 IP數(shù)據(jù)報(bào) 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 ICMP報(bào)文概述 ? ICMP是一種差錯(cuò)與控制集于一體的協(xié)議，不僅用于傳輸差錯(cuò)報(bào)文，而且用于傳輸控制報(bào)文。 ? ICMP差錯(cuò)報(bào)文 ? ICMP差錯(cuò)報(bào)文不享受特別的優(yōu)先級(jí)，作為一般數(shù)據(jù)傳輸。為了更好地幫助源主機(jī)差錯(cuò)， ICMP差錯(cuò)報(bào)文中除了包含出錯(cuò)數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)頭，而且還包括其數(shù)據(jù)區(qū)的前 64bits的數(shù)據(jù)。 ? ICMP差錯(cuò)報(bào)文伴隨著丟棄出錯(cuò)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的。一旦 IP發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，首先丟棄出錯(cuò)的 IP數(shù)據(jù)報(bào)，之后發(fā)出 ICMP差錯(cuò)報(bào)文。 ? ICMP差錯(cuò)報(bào)文包括了目的地不可達(dá)報(bào)文，超時(shí)報(bào)文，參數(shù)錯(cuò)報(bào)文等。 ? IP協(xié)議包括了擁塞控制和路由控制兩個(gè)部分， ICMP提供了相應(yīng)的控制報(bào)文：源抑制報(bào)文和重定向報(bào)文。ICMP還提供了一些用于獲得有用信息的一些請(qǐng)求 /應(yīng)答報(bào)文： ECHO請(qǐng)求 /應(yīng)答報(bào)文和時(shí)間戳請(qǐng)求 /應(yīng)答報(bào)文。 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 ICMP差錯(cuò)報(bào)文 — 目的地不可達(dá) ? 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為某數(shù)據(jù)報(bào)的目的地不可達(dá)時(shí)，就向該數(shù)據(jù)報(bào)的源主機(jī)發(fā)送一個(gè)目的地不可達(dá)的 ICMP分組。 ? ICMP報(bào)文 ? type （ 8bits） ? ＝ 3 ? code （ 8bits） ? 0 = unreachable。 ? 1 = host unreachable。 ? 2 = protocol unreachable。 ? 3 = port unreachable。 ? 4 = fragmentation needed and DF set。 ? 5 = source route failed. ? Checksum（ 16bits） ? unused （ 32bits） ? Inter header + 64 bits of original data dategram 主機(jī) A 路由器 其它網(wǎng)絡(luò) 向主機(jī) B發(fā)送數(shù)據(jù) 目的主機(jī)不可達(dá) 向 B發(fā)送數(shù)據(jù) 不知如何到達(dá) B 發(fā)送 ICMP報(bào)文 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 ICMP差錯(cuò)報(bào)文 — 超時(shí) ? 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)某數(shù)據(jù)報(bào)的 TTL域?yàn)榱?，需要丟棄此數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，需要向該數(shù)據(jù)報(bào)的源主機(jī)告知超時(shí)出錯(cuò)。 ? 當(dāng)目的主機(jī)在分段重組時(shí)，規(guī)定時(shí)間內(nèi)由于分段丟失未完成重組，需要發(fā)送超時(shí)報(bào)文。 ? ICMP報(bào)文 ? type （ 8bits） ? ＝ 11 ? code （ 8bits） ? 0 = time to live exceeded in transit。 ? 1 = fragment reassembly time exceeded。 ? Checksum（ 16bits） ? unused （ 32bits） ? Inter header + 64 bits of original data dategram 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 原 理 —— 網(wǎng) 絡(luò) 層 ICMP差錯(cuò)報(bào)文 — 參數(shù)錯(cuò) ? 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)或主機(jī)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)中的報(bào)頭參數(shù)出錯(cuò)（例如選項(xiàng)出錯(cuò)，無效報(bào)頭等）時(shí)，發(fā)送參數(shù)錯(cuò)報(bào)文。 ? ICMP報(bào)文 ? type （ 8bits） ? ＝ 12 ? code （ 8bits） ? 0 = pointer indicates the error ? Checksum（ 16bi