1、计算机网络工程,第7章 路由选择协议,网络层寻址,采用分层的IP寻址 路由器如何处理收到的数据 去除数据链路层报头 检查网络层判断目的网络 参考路由表决定转发端口,IP包格式,IP包格式,VERS: 4个比特，版本号 HLEN:4个比特，数据报头的长度(以多少个32位比特来度量)，一般除了IP OPTIONS 以及相应的PADDING字段可变，其它字段都是固定长，最常见的数据报头是无IP OPTIONS 及PADDING字段，则总长为160字节， HLEN的值为5,TOTAL LENGGTH:为IP数据报的总长度(包括头和数据，以多少个8位组来衡量)，其为16比特，因此一个IP数据报可能的最大
2、长度为65535个8位组 SERVICE TYPE(TOS):指定应如何处理该数据报，它又分为5个子字段，见下图：D:表示要求低延迟T:表示要求高吞吐量R :表示要求高可靠,IDENTIFICATION、FLAGS和FRAGMENT OFFSET三个字段控制IP数据报的分片(fragmentation)和组合(reassembly) IDENTIFICATION字段 每一个原始数据报的IDENTIFICATION字段包含一个唯一的标识数据报的整数，在分片时，这个整数拷贝到所有分片，以便使主机知道每个分片是属于哪一个数据报 FRAGMENT OFFSET字段 通过指定各个分片在原始数据报中的偏移
3、量而指定各个分片在原始数据报中的位置,FLAGS字段：3位FLAGS的低两位控制分片 其中头一位(不要分片)设为1时表示不要分片，当某个路由器认为一个设为不要分片的数据报需要分片时，路由器放弃该数据报并向源主机发送一个出错消息。 低一位(更多的分片)指定分片是否是一个原始数据报的中间部分或结束部分。若其设置为0，则表明该分片是最后一个分片，再通过检查各分片的偏移量，目的主机就可以重新组合回原始数据报。,TIME TO LIVE(TTL) 字段(以秒为单位) 指定数据报在网上的保留时间。每个处理该数据报的路由器都会根据已过去的时间减少这个字段的值，当其值为零时，就丢弃该数据报，并发回一个出错消息
4、。这样就不会使一个数据报总在网络中占用资源。 但在没有时钟同步时，一般路由器并不能知道精确的时间，一种简易的途径是： 当路由器处理一个未经长时等待的数据报时，只把TTL字段减一，而如果该路由器负载较大，数据报等待时间长，则减去其从达到路由器到得到处理这一段的秒数。,PROTOCOL字段 指定数据域的数据是由那种高层协议创建的，因而也就相应地指定了数据域的格式 HEADER CHECKSUM字段 检校和，确保数据头(而非整个数据报)值的完整性，这就使得封装的高层协议数据需要自己的检校和。 SOURCE IP ADDRESS字段 源主机32位IP地址,DESTINATION IP ADDRESS字
5、段 目的主机32位IP地址 PADDING字段 由于 IP OPTIONS 的字段长度依据所选定的选项而有所不同，PADDING字段的作用是根据IP OPTIONS字段的长度把两个字段的长度和补到32位。 IP OPTIONS 字段在一般数据报中并不需要，主要用于网络测试和调试。,网络层交换,包交换(Packet Switching) 面向非连接,即同一次传输任务中的数据包，可能在传输过程中改变路由，并且到达目的地的顺序与送出时相比也可能发生改变 IP是面向非连接的 虚电路(Circuit Switching) 面向连接,即在一次传输任务中,发送端会先于接收端建立虚连接,所有的数据包将顺序发送
6、并经过相同的物理链路传输,地址解析,ARP(Address Resolution Protocol)：根据IP地址，确定数据链路层地址(MAC地址)。 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)：根据已知的数据链路层地址(MAC地址)，确定网络地址(IP地址)。,为什么需要ARP协议 对IP协议来讲，发送一个IP分组需要知道接收方的IP地址（即目的IP地址），而对数据链路层来讲，发送一个帧需要知道接收方的MAC地址（即目的MAC地址） 在IP协议将自己的IP分组交给数据链路层进行发送时需要告诉数据链路层接收方的MAC地址，因此，网络层（网际层）需要用A
7、RP协议先将目的IP地址转换为目的MAC地址,ARP缓冲区（ARP Cache） 每台主机为自己建立一个ARP缓冲区，保存了目的IP地址与目的MAC地址的映射关系 主机在发送IP分组之前，根据目的IP地址在ARP缓冲区找到对应的目的MAC地址，数据链路层将根据目的MAC地址发送数据帧 一台主机在刚启动时，ARP缓冲区为空,如果在ARP缓冲区没有找到某个目的IP地址时，主机将以广播的形式发送一个ARP Request报文，报文中包含了该目的IP地址， 询问“谁的IP地址与目的IP地址相同” 网络中的每台主机将该目的IP地址与自己的IP地址作比较，如果两者相等，那么该主机将发送ARP Reply报
8、文作为应答，该报文中包含了该主机的MAC地址，相当于回答“我的IP地址与目的IP地址相同”,ARP命令 在MS-DOS方式下，可以输入“ARP -A”命令，显示本机的ARP缓冲区,ICMP,ICMP协议（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议） ICMP协议的主要作用是在主机之间相互发送差错或控制信息 ICMP协议只负责报告问题，而不解决问题 常见的ICMP报文类型 目的地不可达（Destination Unreachable）,报文生命期终止（TTL值为0） 源站抑制（Source Quench） 回送请求/应答（Echo Request / R
9、eply） 时间戳请求/应答（Timestamp Reply） 重定向（Redirect),常用的ICMP命令 PING 作用：测试目的主机的可达性 原理：向目的主机发送回送请求的ICMP报文，目的主机将返回回送应答的ICMP报文 命令格式：ping 参数 目的主机IP地址或域名,TRACERT 作用：测试到达目的主机所经过的路由器 原理：依次向目的主机发送TTL值为1、2、3、4的ICMP回送请求报文，由于TTL为零时中间的路由器将分别返回生命期终止的ICMP报文，则可以知道相应的节点信息 命令格式：tracert 参数 IP地址或域名 Linux下的命令为traceroute,路由基础,路
10、由表 静态路由 动态路由 默认路由 静态路由 ip route network mask address|interface distance,默认路由 Ip default-network address ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 address|interface,动态路由 使用路由选择协议设置和交换路由表 权值： 跳数、带宽、耗时、负载量、可靠性、嘀嗒数、成本 收敛速度,路由和交换的比较,路由环路解决方案,定义最大跳数 水平分割（Split Horizon） 使用“保持”计时器（Hold-Down） 中毒反向更新（Poison Reverse Updates）,可
11、路由协议,可路由协议的任务 决定封包格式 解决定址和寻址 IP,IPX,AppleTalk,DecNET NetBEUI,路由选择协议分类,距离矢量(Distance Vector) RIP,RIPv2,IGRP 链路状态(Link State) OSPF 平衡混合(Hybrid) IS-IS,EIGRP,内部网关协议（Interior Gateway protocol，IGP） 外部网关协议（ External Gateway protocol，EGP ） 边界网关协议（ Border Gateway protocol，BGP ） 网络自治域（自治系统）,路由选择协议,RIP （Routin
12、g Infomation Protocol）, RIPv2 路由信息协议,RIP是最早的路由协议之一，而且现在仍然在广泛使用。它从类别上应该属于内部网关协议（IGP）类，它是距离向量路由式协议，这种协议在计算两个地方的距离时只计算经过的路由器的数目，如果到相同目标有两个不等速或带宽不同的路由器，但是经过的路由器的个数一样，RIP认为两者距离一样，这就是RIP的不足之处。,OSPF（Open Shortest Path First） 开放最短路优先,OSPF是用于大型自主网络中替代路由信息协议的协议标准。象RIP一样，OSPF也是由IETF设计用作内部网关协议族中的一个标准。在使用OSPF时网络
13、拓朴结构的变化可以立即在路由器上反映出来。不象RIP，OSPF不是全部当前结点保存的路由表，而是通过最短路优先算法计算得到最短路径。与最短路优先算法相比，它既关心网络的拓朴结构，还关心优先权等需求,IGRP Cisco公司响应市场需求，开发出内部网关路由选择协议（IGRP,Interior Gateway Routing Protocol)。IGRP明确设计成和RIP一样好用同时又没有RIP操作限制的协议。事实证明IGRP非常成功，以至于它树立了Cisco系统公司作为路由选择技术卖方的形象。,EIGRP 增强型内部网关路由选择协议（Enhandced Interior Gateway Rout
14、ing Protocol),也称为EIGRP或培强型 IGRP,它是Cisco公司在IGRP基础上的一种新的改进型协议。EIGRP继承了其前辈的距离矢量技术，但在操作机理上又与其不同。另外EIGRP还拥有几种新的重要特性，这些特性的设计扩展了EIGRP的潜在市场。例如，支持CIDR IP地址及VLSM的网络。,IS-IS（Intermediate SystemtoIntermediate System） 中间系统对中间系统协议（IsIS） IsIs是一个开放系统互连（OSI）路由选择协议，它动态地在中间系统或路由器之间为分组进行路由选择。IsIs是一个为传输控制协议因特网协议（TCPIP）以及OSI提供路由选择服务的链路状态OSI协议。它为分组通过一个网络确定最佳路径，并为适应网络的状态及它采用的系统而更新路由器。,BGP BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）是用来连接Internet上的独立系统的路由选择协议。它是Internet工程任务组制定的一个加强的、完善的、可伸缩的协议。BGP4支持CIDR寻址方案，该方案增加了Internet上的可用IP地址数量。BGP是为取代最初的外部网关协议EGP设计的。它也被认为是一个路径矢量协议。,网络层协议工作原理,三层地址不变，用来寻址；二层地址更换，用来传送 在源和目的经历七层，中间节点只到三层,
