第4章-网络层PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,第四章 网络层,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机网络,第,4,章 网络层,1,2,目 录,网络层概述,虚电路和数据报网络,路由器的工作原理,网际协议,:,因特网中的转发和编址,选路算法,因特网中的选路,2,4.1,网络层概述,网络层的目标,实现主机到主机的通信,网络层在计算机网络中的地位,为运输层提供支持,运输层实现进程到进程的通信,运输层功能的实现依赖于网络层提供的服务,为实现从源主机到目标主机成功的移动数据分组，整个路径上的每一台分组交换机上均需实现网络层,网络层属于通信子网的功能,2,4.1,网络层概述,网络层的主要功能,在全局范畴为主机之间的通信进行,选路,，选路的结果反映为分组交换机上的转发表,分组交换机上的网络层根据转发表以及分组头部信息，将分组向适当链路进行,转发,对于面向连接的网络层服务，提供,连接建立,的功能,ATM,、,X.25,和帧中继,2,1,2,3,0111,到达分组的首部值,选路算法,本地转发表,首部值,输出链路,0100,0101,0111,1001,3,2,2,1,2,4.1,网络层概述,分组交换机的分类,根据链路层首部信息进行转发的,链路层节点交换机,根据网络层首部信息进行转发的,路由器,2,4.1,网络层概述,网络层可能提供的服务,确保交付,具有时延上界的确保交付,有序分组交付,确保最小带宽,确保最大时延抖动,安全性服务,2,4.1,网络层概述,几种实际使用的网络层服务模型,网络体系结构 服务模型 带宽保证 无丢失保证 排序 定时 拥塞指示,因特网 尽力而为 无 无 无 不维持 无,ATM CBR,保证恒定速率 是 有序 维持 无拥塞,ATM ABR,保证最小速率 无 有序 不维持 提供指示,2,4.2,虚电路和数据报网络,网络层提供的服务,面向连接的服务,虚电路，需事先握手,无连接的服务,数据报，无需握手,网络层与运输层相应服务的区别,网络层是向运输层提供主机到主机的服务，而运输层是向应用层提供进程到进程的服务,网络层仅提供上述两种服务中的一种，不同时提供两种，而运输层则同时提供两种,运输层的服务在网络边缘的端系统中实现，而网络层的服务则在整个网络中实现，含路由器,2,4.2,虚电路和数据报网络,虚电路,目标,使收发双方之间的路径表现得如同电话线路一般,工作机制,数据开始流动之前，呼叫建立；流动结束后要断开,每一个分组携带虚电路的标识,(,而不是目的主机的地址,),路径上的每一个路由器必须为进行中的连接维持连接状态信息,运输层的连接仅涉及到两个端系统（,end system,）,链路,路由器资源,(,带宽、缓冲区,),可以分配给虚电路,目的：为了达到类似线路交换的性能,2,4.2,虚电路和数据报网络,虚电路的组成,从源到目的主机的路径,VC,号，沿着该路径的每段链路的一个号码,沿着该路径的每台路由器中的转发表,2,4.2,虚电路和数据报网络,入接口 入,VC#,出接口 出,VC#,1 12 2 22,2 63 1 18,3 7 2 17,1 97 3 87,路由器,R1,的转发表,:,路由器维持连接状态信息,!,12,22,32,1,2,3,VC,号,接口号,R1,R4,R2,R3,2,4.2,虚电路和数据报网络,信令协议,用于建立、维护以及断开虚电路,用于,ATM,帧中继,X.25,网络,现在的因特网已经不再使用该协议,1.,启动呼叫,2.,入呼叫,3.,接受呼叫,4.,呼叫连接,5.,数据流开始,6.,接收数据,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,2,4.2,虚电路和数据报网络,数据报网络,在网络层没有连接建立过程,路由器：在端到端的连接中不维护连接状态信息,在网络层不存在,“连接”,的概念,传输报文时使用目的主机地址信息,同一对主机间的报文可能会走不同的路径,1.,发送数据,2.,接收数据,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,2,4.2,虚电路和数据报网络,目的地址范围,链路接口,11001000 00010111 00010000 00000000,到,0,11001000 00010111 00010111 11111111,11001000 00010111 00011000 00000000,到,1,11001000 00010111 00011000 11111111,11001000 00010111 00011001 00000000,到,2,11001000 00010111 00011111 11111111,其他,3,2,4.2,虚电路和数据报网络,虚电路,vs,数据报,虚电路网络：聪明的网络，愚笨的终端,数据报网络：简单的网络复杂的终端,互联不同类型的网络更加容易,启用新服务的速度更快，更简单,2,4.3,路由器的工作原理,路由器的结构,路由,选择,路由选择处理机,路由选择协议,路由表,3,输入端口,3,交换结构,输入端口,输出端口,分组,转发,转发表,分组处理,输出端口,1,1,1,3,3,1,2,2,2,2,3,网络层,2,数据链路层,1,物理层,2,4.3,路由器的工作原理,输入端口,分散式交换,:,按照给出的目的地址,使用输入端口的内存中存储的路由选择表，查找输出端口,目标,:,以,“,线路速度,”,完成输入端口的处理,排队,：如果数据报到达的速度超过了输入端口将数据报转交给交换结构的速度，则后到的分组会暂时阻塞,线路端接,数据链路处理,（协议、拆封）,网络层处理,排队、,查表、转发,交换,结构,物理层,:,位流级的接收,数据链路层,:,e.g.,以太网,2,4.3,路由器的工作原理,输入端口排队,如果输入端口的处理速率超过了交换结构的速率，输入端口就可能产生排队,线头阻塞,:,在输入队列中排队的分组必须等待通过交换结构发送，因为它被位于线头的另一个分组阻塞了。,输入缓冲区溢出可导致排队时延和丢包,!,2,4.3,路由器的工作原理,交换结构,2,4.3,路由器的工作原理,经内存交换,在输入端口和输出端口之间的交换是在,CPU,（路由处理器）的直接控制下完成的,分组被拷贝到系统内存中，然后再,CPU,的控制下输送到输出端口,转发速度受限于内存的带宽,输入端口,输出端口,内存,系统总线,2,4.3,路由器的工作原理,经总线交换,输入端口经一根共享总线将分组直接传送到输出端口,总线交换的问题,:,交换速度受限于总线的带宽,现在，总线带宽超过,1 Gbps,对于运行在接入网或企业网的路由器，通过总线交换的转发速度是足够的。,(,区域网和主干网则不行,),Cisco 5600,：通过一个,32Gbps,的背板总线来交换分组,2,4.3,路由器的工作原理,经互联网络,克服总线带宽限制,Delta,和,Omega,交换结构被提议用于输入端口和输出端口之间的交换网络,设计先进：将长度变化的,IP,分组分片成固定尺寸的信元，通过交换结构对信元进行转发,Cisco 12000:,通过互联网络交换速度可达,60Gb/s,2,4.3,路由器的工作原理,输出端口,缓存管理：当交换结构将分组交付给输出端口的速率超过输出链路速率时,调度原则：在数据报队列中选择数据报进行传输,线路,端接,数据链路处理：,（协议、封封）,排队（缓存管理）,交换,结构,2,4.3,路由器的工作原理,输出端口排队,当通过交换结构到达的分组速率超过了输出链路的速率时，需要对分组进行缓存,输出端口缓冲区溢出会导致分组的排队和丢失,!,2025年4月24日,26,4.3,路由器的工作原理,需要多少缓存来吸收流量负载的波动？,RFC 3439,规定（相对少量的,TCP,流）：平均缓存量为平均往返时延（如,250ms,）和链路容量的乘积：,例如：,C=10 Gps,，链路需要,2.5Gb,的缓存,最近的理论：当大量的,TCP(N),流经过一条链路时需要的缓存为：,RTT C,.,N,26,2025年4月24日,2025年4月24日,27,4.3,路由器的工作原理,输出端口的分组调度程序：,调度方法,先来先服务,FCFS,加权公平排队,WFQ,该程序在提供服务质量保证方面起着关键作用,27,2025年4月24日,2025年4月24日,28,4.3,路由器的工作原理,主动队列管理,AQM,：,在缓存填满前便丢弃（或在首部加上标记）一个分组，以便向发送方提供一个拥塞信号。,随机早期检查算法,RED,为输出队列长度维护一个加权平均值,若平均队列长度小于最小阈值,min,th,，则分组到达时，该分组被接纳进入队列,若队列满或平均队列长度大于最大阈值,max,th,，则分组到达时，该分组标记或丢弃,若分组到达时平均队列长度在,min,th,max,th,之间，则该分组以某种概率值被标记或丢弃，此概率值一般是与平均队列长度、,min,th,和,max,th,有关的函数值。,28,2025年4月24日,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,主机、路由器的网络层组件,转发表,选路协议,路径选择,RIP,OSPF,BGP,IP,协议,编址规则,数据报格式,分组处理规则,ICMP,协议,错误报告,路由器 信令,运输层,:TCP,UDP,链路层,物理层,网络层,2,31,固,定,部,分,可变,部分,0,4,8,16,19,24,版 本,标志,生 存 时 间,上层协议,标 识,服 务 类 型,数据报长度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优 先 级,数 据 部 分,比特,数 据 部 分,首 部,传送,IP,数据报,首,部,IP,数据报的格式,IP,数据报的格式（续）,一个,IP,数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分长度是,20,字节，后一部分为可变长度。,（,1,）,IP,数据报首部固定部分中的各字段,版本：,4bit,，指,IP,协议的版本。通信双方使用的版本必须保持一致，目前使用的是,IPV4,。,首部长度：,4bit,。以,4,字节为一个单位。,服务类型：,8bit,，用来获取更好的服务。前,3bit,表示优先级，第,4bit,表示要求更低时延，第,5,比特表示要求更高吞吐量，第,6,比特表示要求更高可靠性，第,7,比特表示要求选择费用更低廉的路由，第,8,比特未用。,2025年4月24日,31,31,2025年4月24日,IP,数据报的格式（续）,数据报长度：指首部和数据之和的长度，单位为字节。,标识：是为了使分片后的各数据报片最后能准确地重装,标志：,3bit,，前,2bit,有意义。,最低位为,MF,，,MF=1,即表示后面还有分片的数据报，,MF=0,表示这已是若干数据报片的最后一个。,第二位记为,DF,，当,DF=0,时才允许分片,片偏移：较长的分组在分片后，某个片在原分组中的相对位置。以,8,字节为单位。,寿命：记为,TTL,（,Time To Live,），又称生存时间。每当数据报经过一台路由器，该字段值减,1,。该值为,0,时被丢弃。,2025年4月24日,32,32,2025年4月24日,IP,数据报的格式（续）,2025年4月24日,33,协议：,8bit,，协议字段指出此数据报携带的运输层数据是使用何种协议，以便目的主机的,IP,层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。（如,6,表示,TCP,、,17,表示,UDP,）,首部校验和：此字段只检验数据报首部而不包括数据部分以减少工作量。和运输层,（,TCP,、,UDP,）,一起进行重复校验的原因：校验的内容不同；可能不属于同一个协议栈。,源地址和目的地址：各占,4,个字节。,（,2,）,IP,首部的可变部分：,就是一个选项字段，用来支持排错、测量及安全等措施。但由于给服务器的处理带来麻烦，因此一般不使用。,33,2025年4月24日,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,IP,分片和重组,网络链路具有,MTU(,最大传输单位,),属性,是由链路层最大帧的限制决定的,不同类型的链路有不同的,MTU,值,大的,IP,数据报在网络中会被分成小的分片,一个数据报变成了几个数据报,重组只在目的主机进行,数据报头部的标识、标志以及片偏移字段用于目的主机对接收的分片进行重组,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,IP,头,数据区（,3980,字节,共,4000,字节）,ID=100,片头,数据,1,（,1480,）,数据,3,(1020),片头,片头,数据,2,（,1480,）,ID=100,MF=1,FO=0,Len=1500,ID=100MF=1,FO=185,（,1480/8,）,Len=1500,ID=100,MF=0,FO=370,Len=1040,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,IP,地址,32,位主机或路由器的接口标志符,接口,：,连接主机,路由器之间的物理链路,一般说来，路由器有多个接口,主机也有可能有多个接口,IP,地址只和接口有关，而与主机、路由器没有太多关联,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,IP,地址的结构,IP,地址的表示方法（点分十进制），如：,网络号,Net-id,主机号,host-id,32,位,223.1.1.1=11011111 00000001 00000001 00000001,223,1,1,1,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,IP,地址的分类,0,网 络 号 主 机 号,1 0,网 络 号 主 机 号,1 1 0,网 络 号 主 机 号,1 1 1 0,组 播 地 址,1 1 1 1 0,保 留 为 今 后 使 用,A,类,B,类,C,类,D,类,E,类,31 23 15 7 0,2,互联网中的,IP,地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R,1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R,3,R,2,222.1.3.,LAN,3,N,3,N,2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N,1,LAN,2,LAN,1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的,IP,地址中的网络号必须是一样的。,图中的网络号就是,IP,地址中的,net-id,2,互联网中的,IP,地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R,1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R,3,R,2,222.1.3.,LAN,3,N,3,N,2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N,1,LAN,2,LAN,1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的,IP,地址中的网络号必须是一样的。,图中的网络号就是,IP,地址中的,net-id,2,互联网中的,IP,地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R,1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R,3,R,2,222.1.3.,LAN,3,N,3,N,2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N,1,LAN,2,LAN,1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的,IP,地址中的网络号必须是一样的。,图中的网络号就是,IP,地址中的,net-id,2,互联网中的,IP,地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R,1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R,3,R,2,222.1.3.,LAN,3,N,3,N,2,222.1.4.,2221.5.,222.1.6.,N,1,LAN,2,LAN,1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的,IP,地址。,路由器的每一个接口都有一个,不同网络号的,IP,地址。,2,互联网中的,IP,地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R,1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R,3,R,2,222.1.3.,LAN,3,N,3,N,2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N,1,LAN,2,LAN,1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的,IP,地址。,路由器的每一个接口都有一个,不同网络号的,IP,地址。,2,互联网中的,IP,地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R,1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R,3,R,2,222.1.3.,LAN,3,N,3,N,2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N,1,LAN,2,LAN,1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的,IP,地址。,路由器的每一个接口都有一个,不同网络号的,IP,地址。,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,子网的划分,问题,：,一家跨国公司在海外拥有,26,家分支机构，包括总部在内，共计,27,家,机构，该公司所有机构共有,54320,台计算机需要,IP,地址，总部向,ICANN,申请了一个,B类地址块，先需要分配给所有的机构，如何分配？,由总部管理员统一分配，集中管理,（你愿意当这个管理员么？）,总部管理员将,IP,地址分成,27,个子块，每个机构一块，各机构管理,员内部自行分配,划分子网,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,子网划分的方法,从主机号中借用一部分位数作为子网号,1 0,网 络 号 子 网 号 主 机 号,B,类,X,位,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,子网掩码,作用,：,对外隐藏子网的存在，对内指示网络号和子网号的位置,获得方法,：,通过在网络号的子网号相应的位置全置,1,，主机号相应的位置全置,0,，即可得到子网掩码,对外，网络号是,172.16.0.0,对内，存在四个子网，子网掩码为,255.255.255.0,172.16.3.0,172.16.4.0,172.16.1.0,172.16.2.0,2,IP,地址的各字段和子网掩码,网络号,net-id,主机号,host-id,两级,IP,地址,网络号,net-id,host-id,三级,IP,地址,主机号,subnet-id,子网号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时,的网络地址,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,net-id,subnet-id,host-id,为全,0,2,(IP,地址,)AND(,子网掩码,)=,网络地址,网络号,net-id,主机号,host-id,两级,IP,地址,网络号,三级,IP,地址,主机号,net-id,host-id,subnet-id,子网号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时,的网络地址,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,net-id,subnet-id,host-id,为全,0,AND,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,引入子网掩码后的寻址,采用子网掩码后，路由器的寻址过程将演变成一个两级寻址过程：,检查分组目的,IP,地址中的网络号,：若网络号不是本网络，则从路由表中找出相应的转发结点地址将其转发出去。,检查子网号,：当网络号是本网络时，路由器将检查子网号，向相应的子网转发此分组。,2,128.30.33.1,0,目的网络地址,子网掩码,下一跳,128.30.33.0,128.30.33.128,128.30.36.0,255.255.255.128,255.255.255.128,255.255.255.0,接口,0,接口,1,R,2,128.30.33.13,H,1,子网,1,：,网络地址,128.30.33.0,子网掩码,255.255.255.128,128.30.33.130,R,1,的路由表（未给出默认路由器）,R,1,1,R,2,子网,2,：网络地址,128.30.33.128,子网掩码,255.255.255.128,H,2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H,3,128.30.36.2,子网,3,：网络地址,128.30.36.0,子网掩码,255.255.255.0,128.30.36.12,划分子网后分组的转发举例,2,主机,H,1,要发送分组给,H,2,128.30.33.1,0,目的网络地址,子网掩码,下一跳,128.30.33.0,128.30.33.128,128.30.36.0,255.255.255.128,255.255.255.128,255.255.255.0,接口,0,接口,1,R,2,R,1,的路由表（未给出默认路由器）,128.30.33.13,H,1,子网,1,：,网络地址,128.30.33.0,子网掩码,255.255.255.128,128.30.33.130,R,1,1,R,2,子网,2,：网络地址,128.30.33.128,子网掩码,255.255.255.128,H,2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H,3,128.30.36.2,子网,3,：网络地址,128.30.36.0,子网掩码,255.255.255.0,128.30.36.12,要发送的分组的目的,IP,地址：,128.30.33.138,请注意：,H,1,并不知道,H,2,连接在哪一个网络上。,H,1,仅仅知道,H,2,的,IP,地址是,128.30.33.138,因此,H,1,首先检查主机,128.30.33.138,是否连接在本网络上。如果,是，则直接交付；否则，就送交路由器,R,1,，并逐项查找路由表。,2,128.30.33.1,0,目的网络地址,子网掩码,下一跳,128.30.33.0,128.30.33.128,128.30.36.0,255.255.255.128,255.255.255.128,255.255.255.0,接口,0,接口,1,R,2,R,1,的路由表（未给出默认路由器）,H,1,子网,1,：,网络地址,128.30.33.0,子网掩码,255.255.255.128,128.30.33.130,R,1,1,R,2,子网,2,：网络地址,128.30.33.128,子网掩码,255.255.255.128,H,2,128.30.33.13,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H,3,128.30.36.2,子网,3,：网络地址,128.30.36.0,子网掩码,255.255.255.0,128.30.36.12,主机,H,1,首先将本子网的子网掩码,255.255.255.128,与分组的,IP,地址,128.30.33.138,逐比特相,“,与,”,(AND,操作,),255.255.255.128,AND,128.30.33.138,的计算,255,就是二进制的全,1,，因此,255,AND,xyz=xyz,，,这里只需计算最后的,128,AND,138,即可,。,128 10000000,138 10001010,逐比特,AND,操作后,10000000 128,255.255.255.128,128.30.33.138,128.30.33.128,逐比特,AND,操作,H,1,的网络地址,2,因此,H,1,必须把分组传送到路由器,R1,，然后逐项查找路由表,128.30.33.1,0,目的网络地址,子网掩码,下一跳,128.30.33.0,128.30.33.128,128.30.36.0,255.255.255.128,255.255.255.128,255.255.255.0,接口,0,接口,1,R,2,R,1,的路由表（未给出默认路由器）,128.30.33.13,H,1,子网,1,：,网络地址,128.30.33.0,子网掩码,255.255.255.128,128.30.33.130,R,1,1,R,2,子网,2,：网络地址,128.30.33.128,子网掩码,255.255.255.128,H,2,12830.33.138,0,1,128.30.33.129,H,3,128.30.36.2,子网,3,：网络地址,128.30.36.0,子网掩码,255.255.255.0,128.30.36.12,2,路由器,R,1,收到分组后就用路由表中第,1,个项目的子网掩码和,128.30.33.138,逐比特,AND,操作,128.30.33.1,0,目的网络地址,子网掩码,下一跳,128.30.33.0,128.30.33.128,128.30.36.0,255.255.255.128,255.255.255.128,255.255.255.0,接口,0,接口,1,R,2,R,1,的路由表（未给出默认路由器）,128.30.33.13,H,1,子网,1,：,网络地址,128.30.33.0,子网掩码,255.255.255.128,128.30.33.130,R,1,1,R,2,子网,2,：网络地址,128.30.33.128,子网掩码,255.255.255.128,H,2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H,3,128.30.36.2,子网,3,：网络地址,128.30.36.0,子网掩码,255.255.255.0,128.30.36.12,255.255.255.128,AND,128.30.33.138=128.30.33.128,不匹配,!,因为,128.30.33.128,与路由表中的,128.30.33.0,不一致）,R,1,收到的分组的目的,IP,地址：,128.30.33.138,不一致,2,路由器,R,1,再用路由表中第,2,个项目的子网掩码和,128.30.33.138,逐比特,AND,操作,128.30.33.1,0,目的网络地址,子网掩码,下一跳,128.30.33.0,128.30.33.128,128.30.36.0,255.255.255.128,255.255.255.128,255.255.255.0,接口,0,接口,1,R,2,R,1,的路由表（未给出默认路由器）,128.30.33.13,H,1,子网,1,：,网络地址,128.30.33.0,子网掩码,255.255.255.128,128.30.33.130,R,1,1,R,2,子网,2,：网络地址,128.30.33.128,子网掩码,255.255.255.128,H,2,128.30.33.138,0,1,128.30.33.129,H,3,128.30.36.2,子网,3,：网络地址,128.30.36.0,子网掩码,255.255.255.0,128.30.36.12,255.255.255.128,AND,128.30.33.138=128.30.33.128,匹配,!,这表明子网,2,就是收到的分组所要寻找的目的网络,R1,收到的分组的目的,IP,地址：,128.30.33.138,一致,!,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,一个子网规划的问题,条件,：,一个,C,类地址：,201.222.5.0,目标,20 SubNet,5 PC/SubNet,结果,5,位子网号、,3,位主机号,201.222.5.8/255.255.255.248,201.222.5.16/255.255.255.248,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,子网划分示例,某公司现获得了一批,IP,地址，是：,218.103.24.112218.103.24.127,请问：,(1),该批,IP,地址的网络号是多少？,(2),该批,IP,地址的子网掩码是多少？,(3),如果针对该批,IP,地址进行进一步的子网划分，还可以划,分为多少个子网？请用“网络号,/,掩码位数”来表示这,些子网。,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,IP,地址的扩展,构造超网,问题,：,一家小型公司有,1000,台计算机需要,IP,地址,如果申请,B,类地址块，则费用过高，而且大量的地址被浪费,如果申请,C,类地址块，则需要四个不同的,C,类地址块，需要构,造四个不同的网段,怎么办？,构造超网,从网络号中借用一部分位数作为主机号,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,CIDR(,C,lassless,I,nter,D,omain,R,outing),背景,地址空间的利用率低,地址空间面临耗尽,e.g.,一个,B,类网址可以容纳,65K,台主机,但可能被一个只有,2K,台主机的单位占据,CIDR,编址格式,IP,地址,:=,斜线记法：,192.168.0.1/24,简写记法：,10.0.0.0/10 10/10,2,因特网,206.0.68.0/22,206.0.64.0/18,ISP,大学,X,一系,二系,三系,四系,206.0.71.128/26,206.0.71.192/26,206.0.68.0/25,206.0.68.128/25,206.0.69.0/25,206.0.69.128/25,206.0.70.0/26,206.0.70.64/26,206.0.70.128/26,206.0.70.192/26,206.0.70.0/24,206.0.71.0/25,206.0.71.0/26,206.0.71.64/26,206.0.71.128/25,206.0.68.0/23,单位 地址块 二进制表示 地址数,ISP 206.0.64.0/18 11001110.00000000.01*16384,大学,206.0.68.0/22 11001110.00000000.010001*1024,一系,206.0.68.0/23 11001110.00000000.0100010*512,二系,206.0.70.0/24 11001110.00000000.01000110.*256,三系,206.0.71.0/25 11001110.00000000.01000111.0*128,四系,206.0.71.128/25 11001110.00000000.01000111.1*128,2,因特网,206.0.68.0/22,206.0.64.0/18,ISP,大学,X,一系,二系,三系,四系,206.0.71.128/26,206.0.71.192/26,206.0.68.0/25,206.0.68.128/25,206.0.69.0/25,206.0.69.128/25,206.0.70.0/26,206.0.70.64/26,206.0.70.128/26,206.0.70.192/26,206.0.70.0/24,206.0.71.0/25,206.0.71.0/26,206.0.71.64/26,206.0.71.128/25,206.0.68.0/23,这个,ISP,共有,64,个,C,类网络。如果不采用,CIDR,技术，则在与该,ISP,的路由器交换路由信息的每一个路由器的路由表中，就需要有,64,个项目。但采用地址聚合后，只需用路由聚合后的,1,个项目,206.0.64.0/18,就能找到该,ISP,。,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,最长前缀匹配,使用,CIDR,时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。,应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由：,最长前缀匹配,(longest-prefix matching),。,网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体。,最长前缀匹配又称为,最长匹配,或,最佳匹配,。,2,收到分组的目的地址,D,=206.0.71.142,路由表中项目：,206.0.68.0/22,（,ISP,）,206.0.71.128/25,（四系）,查找路由表中的第,1,个项目,AND,D,=206.0.01000111.10001110,第,1,个项目,206.0.68.0/22,的掩码,M,有,22,个连续的,1,。,M,=11111111 11111111 11111100 00000000,因此只需把,D,的第,3,个字节转换成二进制,。,M,=11111111 11111111 11111100 00000000,206.0.01000100.0,与,206.0.68.0/22,匹配！,2,收到分组的目的地址,D,=206.0.71.142,路由表中项目：,206.0.68.0/22,（,ISP,）,206.0.71.128/25,（四系）,再查找路由表中的第,2,个项目,AND,D,=206.0.71.10001110,第,2,个项目,206.0.71.128/25,的掩码,M,有,25,个连续的,1,。,M,=11111111 11111111 11111111 10000000,因此只需把,D,的第,4,个字节转换成二进制。,M,=11111111 11111111 11111111 10000000,206.0.71.10000000,与,206.0.71.128/25,匹配,2,4.4,网际协议,:,因特网中的转发和编址,D,AND(11111111 11111111 11111100 00000000),=206.0.68.0/22,匹配,D,AND(11111111 11111111