网络互连路由与.ppt

1,计算机网络,第 6 章 网络互连,2,第 6 章 网络互连,6.1 互联网与因特网 6.2 因特网的网际协议 IP6.2.1 分类的 IP地址6.2.2 IP 地址与硬件地址6.2.3 地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP 6.3 划分子网和构造超网6.3.1 划分子网6.3.2 使用子网掩码的分组转发过程6.3.3 无分类编址 CIDR,3,第 6 章 网络互连（续）,6.4 因特网控制报文协议 ICMP 6.5 因特网的路由选择协议有关路由选择协议的几个基本概念 6.7 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT 6.8 下一代的网际协议 IPv6 (IPng)6.8.1 解决 IP 地址耗尽的措施6.8.2 IPv6 的地址空间6.8.3 从 IPv4 到 IPv6 的过渡,4,互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题需要解决，如： 不同的寻址方案 不同的最大分组长度 不同的网络接入机制 不同的超时控制 不同的差错恢复方法 不同的状态报告方法 不同的路由选择技术 不同的用户接入控制 不同的服务（面向连接服务和无连接服务） 不同的管理与控制方式,6.1 互联网与因特网,5,中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。

物理层中继系统：转发器(repeater) 数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge) 网络层中继系统：路由器(router) 网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter) 网络层以上的中继系统：网关(gateway)网络互相连接起来 要使用一些中间设备,6,当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络 网关由于比较复杂，目前使用得较少 互联网都是指用路由器进行互连的网络 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关网络互连使用路由器,7,互连网络与虚拟互连网络,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,网络,网络,网络,网络,网络,(a) 互连网络,(b) 虚拟互连网络,路由器,,,,,,,,,,,虚拟互连网络 （IP 网）,8,虚拟互连网络的意义,所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络 使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。

使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节9,名词 internet 和 Internet,以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的虚拟网络 以大写字母 I 开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族，且其前身是美国的 ARPANET10,6.2 因特网的网际协议 IP,网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一 与 IP 协议配套使用的还有四个协议： 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol) 逆地址解析协议 RARP(Reverse Address Resolution Protocol) 因特网控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol) 因特网组管理协议 IGMP(Internet Group Management Protocol),11,网际协议 IP 及其配套协议,,,,,,各种应用层协议,网络接口层,(TELNET, FTP, SMTP 等),,物理硬件,运输层,TCP, UDP,应用层,ICMP,IP,RARP,ARP,与各种网络接口,,,,,,网际层,IGMP,,,12,6.2.1 分类的 IP 地址 1. IP 地址及其表示方法,我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。

IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的 32 bit 的标识符 IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配,13,IP 地址的编址方法,分类的 IP 地址这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议 子网的划分这是对最基本的编址方法的改进，其标准[RFC 950]在 1985 年通过 构成超网这是比较新的无分类编址方法1993 年提出后很快就得到推广应用14,,分类 IP 地址,每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器） 两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 ::= { , } (6-1),::= 代表“定义为”,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,D 类地址是多播地址,,net-id 24 bit,,,host-id 24 bit,,net-id 16 bit,,net-id 8 bit,,,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,,,,0,A 类地址,,,,,,,host-id 16 bit,,,,B 类地址,,C 类地址,0,1,1,,,,,,,,D 类地址,,1 1 1 0,多 播 地 址,,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,,1 1 1 1 0,0,1,,E 类地址保留为今后使用,24,点分十进制记法,采用点分十进制记法 则进一步提高可读性,128.11.3.31,,,,,128 11 3 31,将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数,,,25,2. 常用的三种类别的 IP 地址,IP 地址的使用范围,网络 最大 第一个 最后一个 每个网络 类别 网络数 可用的 可用的 中最大的网络号 网络号 主机数A 126 (27 – 2) 1 126 16,777,214B 16,384 (214) 128.0 191.255 65,534C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254,,,,,,,,26,路由器转发分组的步骤,先按所要找的 IP 地址中的网络号 net-id 把目的网络找到。

当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机 按照整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来27,IP 地址的一些重要特点,(1) IP 地址是一种分等级的地址结构分两个等级的好处是： 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配这样就方便了 IP 地址的管理 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。