【正文】 route advertisement ? 10 0 router discovery ? 11 0 TTL expired ? 12 0 bad IP header Ping 與 ICMP ? Ping利用 ICMP報文測試目的主機是否活躍，以及去往目的主機的路徑是否正常： ?源主機發(fā)送 Type=8， Code=0 的 Echo Request 報文 ?若目的主機收到，發(fā)送 Type=0， Code=0 的 Echo Response報文 ?源主機計算并報告 RTT ?若源主機連續(xù)幾次超時（收不到 Echo Response），向調(diào)用者報告目的不可達(dá) Traceroute 與 ICMP ? Traceroute測試到達(dá)目的主機的路由（經(jīng)過的路由器）： ? 源主機的 Traceroute程序向目的主機發(fā)送一個 Echo Request報文， IP報頭的 TTL設(shè)為 1。 ? ICMP報文有詢問和錯誤報告兩類： ? 詢問：用來請求一些信息，通常采用請求 響應(yīng)模式交互 ? 錯誤報告：發(fā)現(xiàn)錯誤的節(jié)點向源節(jié)點報告錯誤信息，不需響應(yīng) ? 由于 ICMP報文可能需要經(jīng)過幾個網(wǎng)絡(luò)才能到達(dá)源節(jié)點，ICMP報文被封裝在 IP包中傳輸 。 ? 在大規(guī)模路由表中進(jìn)行快速查找是一個難題 Network Layer 466 主機 /路由器如何獲得 IP地址？ ?路由器： ?管理員手工配置路由器各個接口的 IP地址 ?主機： ?管理員手工配置主機的 IP地址 ?主機使用動態(tài)主機配置協(xié)議 DHCP（ Dynamic Host Configuration Protocol）自動獲取 IP地址、子網(wǎng)掩碼、缺省路由器、本地 DNS服務(wù)器等配置信息 ?使用 DHCP的好處： ?免去手工配置的麻煩 （ 即插即用 ） ?可用 少量的 IP地址服務(wù)較多 的客戶（地址重用） Network Layer 467 DHCP ? 目標(biāo) : 允許主機加入網(wǎng)絡(luò)時自動獲取配置信息 ? DHCP是一個客戶 /服務(wù)器模式的應(yīng)用協(xié)議，子網(wǎng)中應(yīng)有一個 DHCP服務(wù)器或一個 DHCP代理。 ? 采用 CIDR后出現(xiàn)的問題： ? 地址前綴的長度 prefix_len無法從 IP地址本身得到，且不同路由表項的 prefix_len可能不同，只有查找路由表項才能得到 。 路由聚合 ? 路由表中符合聚合條件的若干條路由可以合并成一條路由： ? 這些路由的前綴可以聚合成一個更短的前綴（稱 地址前綴 ） ? 這些路由使用相同的下一跳 ? 路由聚合的過程可以遞歸進(jìn)行 “Send me anything with addresses beginning ” FlyByNightISP Organization 0 Organization 7 Inter Organization 1 ISPsRUs “Send me anything with addresses beginning ” Organization 2 . . . . . . Network Layer 463 特殊路由與最長前綴匹配 若個別路由不滿足路由聚合的條件，可以給出一條聚合路由和若干條特定路由 最長前綴匹配 ：在所有匹配的路由表項中，選擇前綴最長的路由表項 “Send me anything with addresses beginning ” FlyByNightISP Organization 0 Organization 7 Inter Organization 1 ISPsRUs “Send me anything with addresses beginning or ” Organization 2 . . . . . . 使用分類地址的路由表查找 ?路由表分為 A、 B、 C三張表，分別記錄 A、 B、C三類地址的路由表項，用哈希表組織。 Network Layer 459 機構(gòu)如何獲得其網(wǎng)絡(luò)地址？ 從 ISP的地址空間中分配： ISP39。 ? CIDR地址分配的原則： ? 地址塊的長度 L 必須是 2 的冪次 ? 所有地址的前（ 32log2L）位必須相同 ? 網(wǎng)絡(luò)地址的表示方法： ? 用掩碼指示網(wǎng)絡(luò)地址的長度，如 ， 。 轉(zhuǎn) 發(fā)表 ? 轉(zhuǎn)發(fā)表中的路由表項有三種類型： ? 網(wǎng)絡(luò)前綴路由：目的地址是一個網(wǎng)絡(luò)而不是一個網(wǎng)絡(luò)接口 ? 特定主機路由：目的地址是一個特定的網(wǎng)絡(luò)接口 ? 缺省路由：一個默認(rèn)的路由器端口，不匹配其它路由表項的數(shù)據(jù)包發(fā)送給該端口 ? IP使用逐跳路由： ? 每個路由表項只記錄去往目的地址的下一跳信息，而不是一條完整的路由 ? 每個表項記錄一條路由，內(nèi)容包括： ? 目的地址 /掩碼，下一跳，輸出端口， …… ? 下一跳必須與輸出端口在同一個子網(wǎng)中 轉(zhuǎn) 發(fā)表的例子 2 0 2 . 3 8 . 6 4 . 0 QA2 0 . 0 . 0 . 0 R 3 0 . 0 . 0 . 0 S 4 0 . 0 . 0 . 02 0 2 . 3 8 . 6 4 . 12 0 . 0 . 0 . 52 0 . 0 . 0 . 63 0 . 0 . 0 . 63 0 . 0 . 0 . 74 0 . 0 . 0 . 7目 的 地 址 掩 碼2 0 . 0 . 0 . 03 0 . 0 . 0 . 02 0 2 . 3 8 . 6 4 . 02 5 5 . 0 . 0 . 02 5 5 . 0 . 0 . 02 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 04 0 . 0 . 0 . 0 2 5 5 . 0 . 0 . 0R 的 路 由 表A 的 路 由 表下 一 跳直 接 交 付直 接 交 付2 0 . 0 . 0 . 53 0 . 0 . 0 . 7端 口01010 1目 的 地 址 掩 碼2 0 2 . 3 8 . 6 4 . 0d e f a u l t2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 00 . 0 . 0 . 0下 一 跳直 接 交 付2 0 2 . 3 8 . 6 4 . 1端 口000IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)過程（主機 /路由器） 從數(shù)據(jù)報中提取目的 IP地址 D， 利用掩碼計算網(wǎng)絡(luò)前綴 N； if D與自己的任何一個 IP地址匹配 //本節(jié)點是數(shù)據(jù)報的目的節(jié)點 then 將數(shù)據(jù)包交給 protocol域指定的協(xié)議實體處理 else if N與自己的任何一個直連網(wǎng)絡(luò)的地址匹配 //直接 交付 then 通過該直連網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包直接交付到目的節(jié)點 D else if 表中包含到 D的特定主機路由 then 把數(shù)據(jù)包發(fā)送到表中指定的下一跳 else if 表中包含到網(wǎng)絡(luò) N的一個路由 then 把數(shù)據(jù)包發(fā)送到表中指定的下一跳 else if 表中包含一個缺省路由 then 把數(shù)據(jù)包發(fā)送到表中指定的默認(rèn)路由器 else 宣告選路出錯 ， 向數(shù)據(jù)包的源地址發(fā)送一條錯誤報告消息 CIDR: Classless InterDomain Routing ?分類編址的缺點： ?只能按照三種固定的大小分配地址空間，地址浪費嚴(yán)重 ?路由表必須記錄每個已分配的網(wǎng)絡(luò)，路由表規(guī)模爆炸式增長 ? CIDR： ?按照實際需要的地址數(shù)量分配地址空間，提高地址使用效率 ?允許將若干條路由聚合成一條路由，減小路由表規(guī)模 按照實際需要分配地址 ? 舉例： ? 若一個網(wǎng)絡(luò)需要 2022個地址，可為其分配一個具有 2048個連續(xù)地址的地址塊。 ?間接交付：數(shù)據(jù)包的目的地址不與路由器中的任何一個端口地址在同一個子網(wǎng)中。 ? 間接交付（ indirect delivery） ：中間路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給另一個路由器處理。 Network Layer 446 Inter其余部分RH1 H2H3 H4 的所有流量子網(wǎng)編址 ? 從概念上說，引入子網(wǎng)僅略微改變了 IP地址的解釋： ? 主機號進(jìn)一步劃分成子網(wǎng)號和主機號兩部分 ? 子網(wǎng)號標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個子網(wǎng)，主機號標(biāo)識子網(wǎng)中的一個網(wǎng)絡(luò)接口 ? 管理員可以根據(jù)需要，選擇合適的子網(wǎng)號長度 子網(wǎng)掩碼（ sub mask） ? 子網(wǎng)掩碼用于指示 IP地址中子網(wǎng)號與主機號的邊界 ： ? 32比特的數(shù)，對應(yīng)主機號的比特位均為 0 ? 點分十進(jìn)制表示，如 ? 如何從 IP地址中獲取 子網(wǎng)地址： ? 將 IP地址與子網(wǎng)掩碼做 “與 ”運算 ? 例如： AND = Network Layer 449 子網(wǎng)：更確切的含義 ? IP地址由兩部分組成 : ? 子網(wǎng)部分（對應(yīng)子網(wǎng)掩碼中“ 1”的部分） ? 主機部分（對應(yīng)子網(wǎng)掩碼中“ 0”的部分） ? 子網(wǎng)是什么 ? ? 具有相同子網(wǎng)地址、不需要通過路由器就可以相互到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成一個子網(wǎng) 由 3個子網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò) sub Network Layer 450 如何確定子網(wǎng)？ ? 將網(wǎng)絡(luò)接口與主機或路由器分開，形成一些分離的網(wǎng)絡(luò)島，每個網(wǎng)絡(luò)島就是一個子網(wǎng)。 ? 形如 ：保留作為回路測試 ， 發(fā)送到這個地址的分組不輸出到線路上 ， 而是送回內(nèi)部的接收端 。 ?例如： 11000001 00100000 11011000 00001001 用點分十進(jìn)制形式表示為： 基 于類的編址（早期） 單播地址結(jié)構(gòu) ?單播地址被劃分成網(wǎng)絡(luò)號和主機號兩部分： ?網(wǎng)絡(luò)號：標(biāo)識一個物理網(wǎng)絡(luò) ?主機號：標(biāo)識該物理網(wǎng)絡(luò)上的一個網(wǎng)絡(luò)接口 ?同一個物理網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)接口，它們的 IP地址具有相同的網(wǎng)絡(luò)號 ?分層的地址結(jié)構(gòu)便于確定接口的位置 地址分配 ?因特網(wǎng)中的每個接口必須具有唯一的 IP地址 ?為在因特網(wǎng)范圍內(nèi)保證 IP地址的全局唯一性： ?網(wǎng)絡(luò)號由 ICANN統(tǒng)一分配 ?主機號由網(wǎng)絡(luò)管理員統(tǒng)一分配 ?建立私有網(wǎng)絡(luò)的組織可以自己選擇網(wǎng)絡(luò)號，但同樣必須保證每個網(wǎng)絡(luò)號在私有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的唯一性 特殊的地址 ? 全 0或全 1的網(wǎng)絡(luò)號及主機號是特殊地址 ， 從不分配給特定的網(wǎng)絡(luò)接口： ? 網(wǎng)絡(luò)號有效 、 主機號全為 0的地址：保留給網(wǎng)絡(luò)本身 。 ?組裝：按照各分片在原始數(shù)據(jù)報載荷中的偏移量重組分組。 ? 原始數(shù)據(jù)報的載荷（ 3980字節(jié)）被分成三個分片，長度分別為 1480字節(jié)、 1480字節(jié)和 1020字節(jié)。 ?將原始報頭加到每一個分片的前面，修改報頭中的以下字段： ?總長度 ＝ H + 分片長度 ?最后一個報頭的 MF位置 0，其余報頭的 MF位置 1 ?偏移量 ＝ 分片在原始數(shù)據(jù)報載荷中的字節(jié)序號 /8 ?計算頭部檢查和 分片的例子 ? 例：要將一個長度為 4000字節(jié)的 IP包發(fā)送到 MTU為 1500字節(jié)的鏈路上， IP報頭長度為 20字節(jié)。 ?標(biāo)志位： ? MF（ more fragments）：最后一個分片的 MF=0，其余分片的 MF=1 ? DF（ don’t fragment）： DF=1表示不允許對數(shù)據(jù)報分片 ?偏移量：指示分片中的數(shù)據(jù)在原始數(shù)據(jù)報載荷中的位置 分片的長度 ? 由于分片偏移量只有 13比特，除最后一個分片外，其余分片的數(shù)據(jù)長度應(yīng)為 8字節(jié)的整倍數(shù)。 Network Layer 429 Chapter 4: Network Layer ? 4. 1 Introduction ? Virtual circuit and datagram works ? What’s inside a router ? IP: Inter Protocol ? Datagram format ? IPv4 addressing ? ICMP ? IPv6 ? Routing algorithms ? Link state ? Distance Vector ? Hierarchical routing ? Routing in the Inter ? RIP ? OSPF ? BGP ? Broadcast and multicast routing Network Layer 430 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層 轉(zhuǎn)發(fā)表 主機和路由器的網(wǎng)絡(luò)層功能包括： 選路協(xié)議 ?路徑選擇 ?RIP, OSPF, BGP IP協(xié)議 ?編址規(guī)則 ?數(shù)據(jù)報格式 ?數(shù)據(jù)報處理規(guī)則 ICMP協(xié)議 ?錯誤報告