网络编程3-IP协议.ppt

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1、1,网际网协议,2,网络层,将分组从发送方主机传送到接收方主机 发送方将数据段封装成分组 接收方将分组解封装后将数据段递交给传输层 网络层协议存在于每台主机和路由器上 路由器检查所有经过它的IP分组的分组头,3,网络层的重要功能,转发: 路由器将收到的分组移动到适当的输出链路。 选路: 决定分组从源端到目的端所经过的路径。 选路算法,术语: routing: 决定分组从源端到目的端所经过路径的过程。 forwarding: 将分组从一个输入链路接口转移到适当输出链路接口的过程。,4,网际层的 IP 协议及配套协议,各种应用层协议,网络接口层,(HTTP, FTP, SMTP 等),物理硬件,运

2、输层,TCP, UDP,应用层,ICMP,IP,RARP,ARP,与各种网络接口,网络层 （网际层）,IGMP,4,5,网络层有连接服务和无连接服务,数据报网络在网络层中提供无连接服务 虚电路在网络层中提供有连接服务 与传输层服务有相似之处，但也有很大不同： 服务: 主机到主机（传输层：端到端） 服务选择:在同一时间仅提供以上两种服务中的一种 （传输层：提供TCP和UDP） 实现: 在端系统及网络核心实现（传输层：在端系 统中实现）,6,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,虚电路服务,H1,H2,虚电路,H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同

3、一条虚电路传送,6,7,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,数据报服务,H1,H2,IP 数据报,丢失,H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送,7,8,虚电路服务与数据报服务的对比,8,9,因特网采用的设计思路,网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。,9,10,尽最大努力交付的好处,

4、由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉（与电信网的交换机相比较）。 如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠（包括差错处理、流量控制等）。 网络更健壮，具有良好的扩展性。 因特网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。,10,11,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

5、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,11,12,5 4 3 2 1,主机 H1,主机 H2,R1,R4,R5,R2,R3,R1,R2,R3,H1,R5,H2,R4,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,直接交付,分组在互联网中的传送,12,13,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 := , (4-1),13,14,常用的三种类别的 IP 地

6、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 16,777,214 B 16,383(214 1) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (221 1) 192.0.1 223.255.255 254,14,15,IP地址的其他知识,IP地址的分配方式 PPP协议，dhcp协议，静态配置 IP地址类别 全局IP: 做服务器需要固定的全局IP 保留IP： 10.0.0.0 到 10.255.255.255 172.16.0.0 到 172.31.2

7、55.255 192.168.0.0 到 192.168.255.255 IP地址的地域性 和接入网关有关,16,IP 地址与硬件地址,TCP 报文,IP 数据报,MAC 帧,应用层数据,首部,首部,尾部,首部,16,17,地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP,IP 地址,物理地址,ARP,物理地址,IP 地址,RARP,17,18,地址解析协议 ARP,不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。 当主机

8、A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。,18,19,A,Y,X,B,Z,主机 B 向 A 发送 ARP 响应分组,主机 A 广播发送 ARP 请求分组,ARP 请求,ARP 请求,ARP 请求,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,08-00-2B-00-EE-0A,我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主机 209.0.0.

9、6 的硬件地址,我是 209.0.0.6 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A,A,Y,X,B,Z,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,19,20,一个主机的报文是如何到达目的地的？,B: 122.162.1.2,C: 122.166.1.3,A: 122.162.1.1,D: 122.163.1.4,E: 122.163.1.1,F: 122.164.1.1,G: 122.164.1.2,以C主机为例子（字母表示MAC地址） 目的地为B：122.162.1.2，报文怎么送过去的？ 如果目的地为G:122.164.1.2，报文又是如何送过去的？

10、,21,R1 路 由 表,掩码与路由,看看路由器是怎么工作的？,22,IP 数据报格式,23,ICMP: Internet Control Message Protocol 因特网控制报文协议,用于主机路由器之间彼此交流网络层信息 差错报告: 不可到达的主机, 网络,端口,协议 请求/应答 (用于ping,traceroute) 位于IP之上 因为ICMP消息是装载在IP分组里的 ICMP 报文结构: 类型字段, 编码字段 以及引起该ICMP报文的IP分组的前8字节,类型 代码 描述 0 0 回应应答 (ping) 3 0 目的网络不可到达 3 1 目的主机不可到达 3 2 目的协议不可到达

11、3 3 目的端口不可达到 3 6 不知道的目的网络 3 7 不知道的目的主机 4 0 源端抑制 (拥塞控制 不用) 8 0 回应请求 (ping) 9 0 路由器公告 10 0 路由器发现 11 0 TTL 过期 12 0 IP首部损坏,24,多播,1 个,1 个,多播,多播,多播（组播）的含义,多播组成员 共有 90 个,R1,R3,R4,R2,视频服务器 M,1 个,1 个,1 个,1 个,1 个,发送 1 次多播,复制,CBT MOSPF PIM-SM,IGMP,25,网络层的其他问题,NAT：网络地址转换 VPN：虚拟专用网 IPSEC：网络层安全 RIP：路由信息协议 OSPF：开放路径最短优先 IPv6：新版IP,