1、1,复习,基于滑动窗口技术的差错控制TCP的拥塞控制,2,基于滑动窗口技术的差错控制当对报文段的确认超时，根据发送 方采取措施的不同，差错控制分为两种：1.回退N差错控制(GBN)2.选择重传差错控制(SR),3,TCP采用回退N和选择重传混合的方式：1.接收方采用累积确认；2.接收方并不丢弃错序的报文段,而是进行缓存；发送方有选择的重传确认超时的报文,4,TCP拥塞控制,需要解决的问题： 1.发送方如何探测网络的拥塞状况？ 2.发送方如何控制发送速率？ 3.用什么算法来进行拥塞控制？慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复,5,慢启动,TCP刚建立连接时将拥塞窗口变量cwnd设置为1个报文段大小
2、,然后以指数方式放大cwnd,直到大于等于ssthresh，进入拥塞避免阶段,6,拥塞避免,进入拥塞避免阶段后,TCP采用线性增加方式放大cwnd。无论是慢启动阶段还是拥塞避免阶段,如果发生重传定时器超时的现象,就必须回到慢启动阶段, cwnd设置为1个报文大小, ssthresh设置为上一次拥塞窗口值cwnd的一半,7,快速重传,当发送方收到3个重复的ACK，此时它不必等待该报文的重传定时器超时，立即重传该报文,p238,8,快速恢复,快速重传后，发送方不是进入慢启动阶段，而是进入拥塞避免阶段进行快速恢复,9,第五章 网络互联与IP协议,5.0 异构网络互联需要解决的问题 5.1 IP协议
3、5.2 IP报文格式-IP协议的体现 5.3 IP地址 5.4 路由选择 5.5 因特网控制报文协议(ICMP),10,5.0 异构网络互联需要解决的问题,1.网络异构性为网络互联带来的障碍网络类型不同（下图）运行的通信协议不同计算机类型不同操作系统不同,背景,11,不同网络类型互连,12,网络类型不同（下图）运行的通信协议不同计算机类型不同操作系统不同,采用统一的IP协议 和IP报文格式,P142 图5-2,网络异构性,B,13,5.0 异构网络互联需要解决的问题,2.如何统一标识不同网络中的主机,采用统一的IP地址编址,路由选择算法,3.如何选取最优路径,14,路由表,路由算法,网络层三大
4、重要内容：IP协议与报文格式 IP编址 路由算法,15,5.1 IP协议,一、IP协议的运行,编址规则、数据报格式、分组处理规则,16,二、IP协议的特点,1.IP协议是一种提供无连接、不可靠的 数据报传送服务的协议，提供“尽力而为” 服务。,1. Send data,2. Receive data,错序出错丢失 原因 弥补,17,2.IP协议是跳-跳的网络层通信协议,LLC TCP与点对点,18,3.IP协议屏蔽了物理网络的差异,在各个实体的网络层中看到的ip数据报是统一格式的：而在数据链路层会因为不同的物理网络而导致帧的格式千差万别,19,5.2 IP报文格式,20,版本：占用4比特,当前
5、IP的版本是IPv4IP协议的下一个重要版本是IPv6,IPv6报文格式,21, 头部长度:以4字节为一个单位的报头的长度；占用4比特, 报头20-60字节长服务类型:占用8位,用于应用程序指定不同的服务类型,供路由器选择路径时参考,22,23, 总长度域:报头和数据的长度之和，占用16比特， IP报文总长度不超过64KB生存时间TTL：为了避免数据报在网络中无休止的漫游而设置，每到一个路由器减一，减为零时数据报被丢弃。协议：数据报到达目的主机后，表示应该上交给哪个上层协议。它是网络层与传输层的粘合点，实现IP协议的多路复用和分解TCP的ID为6 UDP的ID为17,24,25,头校验和检验数
6、据报头部的数据正确性,每到一站进行一次计算源IP地址和目的IP地址各占32比特,无论采用什么传输路径都始终保持不变选项域用于控制与测试的目的，在IPv6中去掉,26,27,IP数据报的分片与重组,IP数据报可能要通过多个不同的物理网络,而不同的物理网络对通过它的帧的大小有规定.当数据报大小超过限定值时，路由器将对数据报进行分片，并由目的主机完成数据报的重组,28,一种物理网络所能允许通过的数据帧的最大长度即最大数据单元MTU,举例:从以太网进入X.25,需要分片,29,当数据报的长度大于MTU，路由器分片； 由目的主机对分片进行组装,？,30,31,在IP数据报的报头中，与数据报的分片、组装
7、相关的域有标识域、标志域与片偏移域。标识（identification）域为一个数据报的所有片分配一个标识ID值，由发送端生成标志（flags）域 DF:可以分片；MF:0最后一片,32,片偏移（fragment offset）域表示该分片在整个数据报中的相对位置，以8B为单位来计数,33,举例：数据报长2200字节，报头长20字节， MTU=820字节,34,目的主机网络层根据标识域、标志域与片偏移域重组分片,35,版本号，值=4,IP 报头长度，4Byte为单位, 值：5-15,服务类型：PPPDTR00 PPP:优先级 D=1:低延时 T=1:高吞吐 R=1:高可靠,IP 报文长度，含报
8、头和数据,值：0-65536 即 64KB,IP 报文编号标识，判断分段属于哪一个IP报,高层协议标示TCP/UDP,跳步数，64-255,包含选项的IP包头CheckSum,每经过一个路由器需重新计算。,分段偏移，说明本段在当前IP包中的位置，以8Byte为单位。,DF=1:拒绝分段 DF=0:允许分段 MF=1:中间段 MF=0:最后段,36,5.2 IP地址,一、IP地址与网络接口的关联 二、IP地址结构 三、IP地址分类(特殊的IP地址) 四、NAT网络地址转换技术 五、子网划分 六、无类地址,37,大型的网络中需要一个全局的地址系统，能够给每一台主机或路由器的网络接口分配全局惟一的地
9、址；互联网中采用的地址标识符：IP地址,38,一、IP地址与网络接口的关联,每个网络接口都需要一个IP地址,39,二、IP地址结构,一个IP地址有32位二进制数，采用点分十进制，用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位，每个x的十进制值为025510111101.11100010.10101101.10001010189 . 226 . 173 . 138,IP地址的层次,40,IP地址由网络号与主机号两部分组成。,确定主机所在的物理网络。需要向管理机构申请。,确定该物理网络下的一台主机。使用机构自行支配,41,举例：网络141.14.0.0,IP地址的分类,42,三、有类地址-IP地址分类
10、,A类地址：网络标识占8位，其中第一位固定为0主机标识占24位。 B类地址：网络标识占16位，其中前两位固定为10；主机标识占16位。 C类地址：网络标识占24位，其中前三位固定为110；主机标识占8位。 D类地址：组播地址，IP地址前四位固定为1110 E类地址：保留地址，IP地址前五位固定为11110,43,A,B,C,D,E,details,44,A类地址,网络标识占 8 位，主机标识占 24 位；IP地址范围从0.0.0.0 到127.255.255.255 ；按照编址方案，除去网络号各位全为0和全为1以及一个私有地址10三种情况，共有 125 个可用的A类网络；每个A类网络中，除去主
11、机标识各位全为0和全为1两种情况，可用的IP地址有 224-2 个，即一个A类网络可以容纳 224-2 个主机。,45,B类地址,网络标识占16位，主机标识占16位；IP地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255；按照编址方案，其中有16个用于私有地址，共有214-16(16368)个可用的B类网络；每个B类网络中，除去主机标识各位全为0和全为1两种情况，可用的IP地址有216-2(65534) 个，即一个B类网络可以容纳65534个主机。,46,C类地址,网络标识占24位，主机标识占8位；IP地址范围从192.0.0.0到223.255.255.255；按照编址方案，其中有
12、256个用于私有地址,共有221 -256 (约200万) 个可用的C类网络。每个C类网络中，除去主机标识各位全为0和全为1两种情况，可用的IP地址有254个，即一个C类网络可以容纳254个主机。,特殊的IP地址,47,复习,5.0 异构网络互联需要解决的问题 5.1 IP协议 5.2 IP报文格式 5.3 IP地址的结构与分类,48,IP报文格式,49,IP地址的结构,IP地址是由四个8位二进制数字域组成的,总长度为4个字节的32位二进制数，理论上可组成23240多亿个不同的IP地址。IP地址由网络号与主机号两部分组成。,50,IP地址的分类,最高位为0，接下来的7位为网络ID，共有27-3
13、=125个网络可用，网络号10、127专用,剩余的24位代表主机ID。每个网络224-2=16777214个 主机地址。,高位为10，接下来的14位为网络ID，共有16368个可用网络，首个域值为128191。,高位为110，接下来的21位为网络ID，共有2096896个网络，首个域值为192223,D类地址的高位为1110，其余28位为组播地址，第一个域值为224239 。,E类地址的高位为11110，其余27位目前保留，第一个域值为224239 。,剩余的16位代表主机ID。每个网络有216-2 = 65534个主机地址。,剩余的8位代表主机ID。每个网络有28-2=254个主机地址。,只
14、有注册了多播地址的主机才能收到数据包,51,在 xxx.xxx.xxx.xxx 中：由 1 到 127 开头的 IP 是 A Class 由 128 到 191开头的 IP是 B Class 由 192 到 223 开头的则为 C Class 当我们知道IP 的类型之后，我们就可以知道 IP 的 Net_ID 和 Host_ID：A Class :AAA.HHH.HHH.HHHB Class :BBB.BBB.HHH.HHH C Class :CCC.CCC.CCC.HHH 例如： 80.129.216.168 NetID: 80 HostID: 129.216.169131.248.122.
15、1 NetID: 131.248 HostID: 122.1202.103.96.168 NetID: 202.103.96 HostID: 168,IP地址的特征,52,三、特殊的IP地址,127.x.x.x-环回地址 所有主机标识各位全为0的IP地址 所有网络标识各位全为0的IP地址 所有主机标识各位全为1的IP地址 255.255.255.255 0.0.0.0,53,特殊的IP地址1-环回地址,127.x.x.x环回地址：作为目的地址，报文不离开本机,目的地址 127.0.0.1,发送主机,54,应用一：Ping 127.0.0.1测试IP协议是否正常发送接收数据 应用二： http:
16、/127.0.0.1/default.html测试在同一主机上的客户端进程和服务器进程通信情况,特殊的IP地址1-环回地址,55,所有主机标识各位全为0的IP地址32.0.0.0165.132.0.0211.64.101.0主要供路由器查找路由表用,特殊的IP地址2-网络地址,56,57,所有网络标识各位全为0的IP地址0.32.29.160.0.26.380.0.0.25 作为目的地址，表示本地网络上的特定主 机，会被本地路由器过滤,特殊的IP地址3-特定主机地址,58,59,所有主机标识各位全为1的IP地址69.255.255.255189.63.255.255201.1.16.255 作
17、为目的地址，表示该网络内的所有主机, 常用于远程广播,特殊的IP地址4-直接广播地址,60,61,所有主机标识各位全为1的IP地址255.255.255.255 指本网络(拥有相同的网络号)的所有主机. 常用于分组的本地网络广播,但是路由器不 予转发,特殊的IP地址5-受限广播地址,62,63,所有位全为0的IP地址0.0.0.0 全零地址用于动态配置IP的网络上。当工 作站启动时，未被分配到IP地址的主机在 发送IP报文时用作源IP地址（p148图5-8）,特殊的IP地址6-全零地址,64,四、NAT网络地址转换技术,由于公用IP地址资源匮乏,因特网管理机构定义了专用内部网络地址（即私有地址
18、）来满足内部网络通信需求.这些网络地址在单位或组织内部使用，局部唯一即可，且无需申请10.0.0.0-10.255.255.255; 172.16.0.0-172.31.255.255192.168.0.0-192.168.255.255 当内部网络需要与外部公网通信时,利用NAT技术,将内部网络地址转换为全球唯一地址.,65,NAT: Network Address Translation,10.0.0.1,10.0.0.2,10.0.0.3,10.0.0.4,138.76.29.7,NAT translation table WAN side addr LAN side addr,138.
19、76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345 ,3: Reply arrivesdest. address:138.76.29.7, 5001,4: NAT router changes datagram dest addr from 138.76.29.7, 5001 to 10.0.0.1, 3345,66,67,NAT的优势,利用极少的IP地址使多个用户接入Internet有效的节约了IP地址资源 内网对外网不可见,安全性较好,68,五、子网划分,1.子网划分的主要目的：节约IP地址空间；减小广播包的发送范围；根据部门需要划分子网，便于管理；,69,多个子网可以运行在同一物理
20、网络上 划分子网后，原来的网络对外仍呈现为一个完整的网络，划分子网完全是该网络内部的事务，与外部无关 不同子网各机器之间的通信必须通过路由器（或具有路由功能的三层交换机）才能实现,2.子网的特点：,SubNet 1,SubNet 2,三层交换机,路由器,70,3.子网划分的层次:,三级层次的IP地址是：网络号. 子网号. 主机号,学院划分子网，界定子网,从IP地址的主机号部分“借用”若干位作为子网号,71,4.子网掩码：作用：明确子网号与主机号的分界线；取值：网络号与子网号位置1，主机号位置0,72,子网掩码的两种表示方式:1)点分十进制表示255.255.255.0 255.255.255.
21、1922) /x 表示:在IP地址后写/x，x为子网掩码中1的位数202.163.75.25/24 211.61.132.82/26,73,子网掩码的默认取值,A类网络默认的子网掩码：255.0.0.0 /8 B类网络默认的子网掩码：255.255.0.0 /16 C类网络默认的子网掩码：255.255.255.0 /24,74,子网掩码的掩码运算:利用主机IP地址和子网掩码进行掩码运 算可获取主机所在的网络地址掩码运算:将二进制的IP地址与子网掩码 按位进行“与”运算，所得结果就是主机所在 的网络地址(包括网络地址和子网地址),75,习题一 1.已知:一主机的IP地址是142.16.2.21
22、;子网掩码 是255.255.255.0求:该主机所在的网络地址 2.已知:一主机的IP地址是142.16.2.21/18求:该主机所在的网络地址,76,习题二,已知:主机1的IP地址为146.26.27.71;主机2的IP地址为 146.26.27.110;子网掩码均为255.255.255.192;判断:主机1和主机2是不是在同一个子网上,77,5.子网划分：如何根据实际需要将一个大的网络分为若干小网络举例:一个机构从网络管理中心获取一个C类地 址:212.26.220.0,按实际需要将该网络分成6个子网,每个子网要能够容纳25台机器,请给出子网划分的方案,讨论两个方案;特殊主机号,78,
23、子网划分方案,子网1:212.26.220.32 (00100000) 子网2:212.26.220.64 (01000000) 子网3:212.26.220.96 (01100000) 子网4:212.26.220.128 (10000000) 子网5:212.26.220.160 (10100000) 子网6:212.26.220.192 (11000000) 子网掩码:255.255.255.224,79,补充:可变长度子网掩码技术,举例：某公司申请了一个C类地址:202.60.31.0,该公司销售部门有主机100台,设计部门有主机50台,财务部门有主机50台,请为三个部门划分子网,给出
24、每个子网的掩码,80,子网划分方案,销售子网:202.60.31.0 (00000000) 子网掩码:255.255.255.128设计子网: 202.60.31.128 (10000000) 财务子网: 202.60.31.192 (11000000) 子网掩码:255.255.255.192,81,路由器,第一个掩码 255.255.255.128,第二个掩码 255.255.255.192,Internet,202.60.31.0 销售子网,202.60.31.128 设计子网,202.60.31.192 财务子网,无类地址,C类地址空间：202.60.31.0,82,六、无类地址,1.
25、有类地址的缺点：不能灵活的根据用户需求来分配地址，造成IP地址资源的浪费,2，3000,83,2.目前正在使用的解决方案是：CIDR(Classless Inter-Domain Routing)无类域间路由3.CIDR的基本思想：将剩余的IP地址空间不再进行分类，而是分为大小不同的地址块，用户可以根据自己的需求申请到合适的地址块,举例：某组织需要2000个地址,它可以获得一个含2048个地址的地址块(211), 网络地址占21位，子网掩码255.255.255.248,84,4.无类地址表示形式:a.b.c.d/xa.b.c.d地址的前x比特是IP地址的网络部 分，这x比特被称为前缀，x被称
26、为前缀长度举例: 211.64.132.82/26所在的网络地址是 211.64.132.64/26，子网掩码是255.255.255.192,85,5. 网络前缀长度和掩码的对应关系(P169表5-9) 6. 子网划分原则:一个组织根据其网络需求通常被分配一块连续的地址,x比特的前缀相同,在路由器中表示为一条记录. 32-x比特用于区分该组织内部的设备,可以采用附加的子网结构.,86,更多习题,1.判断下列IP地址属于哪类地址:138.24.163.23 ; 125.6.3.5 ; 193.65.23.9 2.说明下列IP地址表示的意义:136.78.0.0 136.78.255.25512
27、7.0.0.1 255.255.255.2550.25.63.39 13.24.12.15 3.已知主机IP地址是213.23.47.37,子网掩码是255.255.255.240,计算该子网的地址,87,4.已知:主机1的IP地址为146.26.101.88;主机2的IP地址为146.26.101.132;子网掩码为255.255.255.192;判断:主机1和主机2是不是在同一个子网上5. 某网络的IP地址为C类地址192.168.5.0，子网掩码为255.255.255.248，则该网络的最大子网个数，每个子网内的最大可分配地址个数为（ ）A.32，8 B.32，6 C. 8，32 D.8，30,综合练习,88,6. 把192.168.25.0 分成8个子网，计算子网掩码、网络标识和有效的主机标识,
