路由选择的基本知识(一)

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1、路由选择的基本知识高明 信电学院Date1第1章 TCP/IP回顾Date2本章主题 TCP/IP协议层 IP包头 IPv4地址 地址解析协议ARP Internet控制消息协议ICMP 主机到主机层Date31.1 TCP/IP协议层Date41.2 IP包头Date51.2 IP包头 版本Date61.2 IP包头 版本Date71.2 IP包头 包头长度 以4字节为单位，最小20字节，最大60字节 服务类型Date8Date91.2 IP包头 总长度 16位，以字节为单位，最大65535字节 标识符 16位，通常与标记字段和分段偏移一起用于数 据包的分段。 标记字段 3位，第1位不使用，

2、第2位为DF，第3位为MFDate101.2 IP包头Date11Date12Date131.2 IP包头 分段偏移量 13位，以8字节为单位 生存时间 8位，以秒为单位，没经过1跳减1，常见初始 值为15和32，建议的缺省值为64。 协议 8位，它给出了主机到主机层或传输层协议的“ 地址”或协议号，协议字段指定了数据包中信息 的类型Date14Date151.2 IP包头 包头校验和 针对IP包头的纠错字段，不计算被封装的数据 源地址和目的地址 32位 可选项，长度可变，常见可选项如下 松散源路由选择 严格源路由选择 记录路由 时间戳Date16待续 Date17续Date18Date191

3、.2 IP包头 填充 在可选字段添加0来补足32位Date201.3 IPv4地址 点分式表达Date211.3.1 首个八位组字节规则 三类地址Date221.3.2 地址掩码 如何确定网络地址 1对应IPv4地址的网络位，0对应主机位 IPv4地址和地址掩码的每一位上执行逻辑“与” 操作 3类IPv4的标准地址掩码Date231.3.3 子网和子网掩码 引入子网的原因 A、B、C类的方式，导致地址浪费严重 充分使用主机地址空间，可以增加可分配给数 据链路的地址数量 子网化后的IPv4地址包括3部分：网络部分 、子网部分和主机部分。 地址掩码现在变为子网掩码 注意 有类的路由协议不能区分全0

4、和全1子网 Date241.3.4 子网规划 公式2n-2用于计算一个主网地址下可用的子 网数和子网内可用的主机数 n表示子网位数 2表示减去全0和全1 子网划分步骤 步骤1：确定子网数和每个子网内的主机数 步骤2：用2n-2确定子网位数和主机位数 步骤3：确定子网地址 步骤4：写出所有的主机位组合，并转化成点 分十进制 Date251.3.6 子网掩码的故障诊断 给定一个主机地址和掩码时，需要确定地址所属 子网 步骤1：写出子网掩码的二进制形式 步骤2：IPv4地址的二进制形式 步骤3：标识子网位 步骤4：写出网络位和子网位，设置主机位为0，得到 子网地址 步骤5：写出网络位和子网位，设置主

5、机位为1，得到 本子网的广播地址 步骤6：位于子网地址和广播地址之间的所有地址都是 合法的Date261.4 地址解析协议（ARP） ARP报文格式Date271.4 地址解析协议（ARP） ARP报文格式 硬件类型Date281.4 地址解析协议（ARP） ARP报文格式 协议类型：指定发送者映射到数据链路标识符 的网络层协议的类型；IP对应0x0800 硬件地址长度：指定数据链路标识符的长度， 单位是字节，MAC地址长度为6 协议地址长度：指定网络层地址的长度，单位 为字节，IPv4地址长度为4 操作：指明一个数据包是ARP请求（1）还是 ARP响应（2）。 最后20个字节是发送者和目标机

6、的数据链路标 识符和IPv4地址。 Date291.4.1 代理ARP 也叫混杂ARP,被路由器作为向主机表明自 身可用的一种手段 应用1：欺骗本地主机，将主机的数据包都送 往路由器 应用2：实现子网划分的透明性Date301.4.1 代理ARPDate311.4.2 无故ARP 主机使用自己的IPv4地址作为目标地址发 送ARP请求，称为无故ARP 用途 用于检查重复地址 用于通告一个新的数据链路标识符。一台设备 收到ARP请求会更新自己已存的ARP表项。 运行HSRP（热备份路由器协议）的路由器从 其它路由变为主路由器，会发出一个无故ARPDate321.4.3 反向ARP（RARP） 通

7、常用于无盘工作站Date331.5 ICMP 报文格式Date341.5 ICMP 类型字段和代码字段Date35Date361.5 ICMP 3种路由相关的重要的ICMP类型 路由器通告和路由选择：类型9和10，用于 ICMP路由器发现协议 重定向：类型5，被路由器用于通知主机去往 指定目标的网关，是数据链路上的另一台路由 器。Date371.6 主机到主机层两种服务：TCP和UDPDate381.6.1 TCP 提供可靠地、面向连接的服务 TCP看似一条点到点的连接，实际上这条 连接并不存在 TCP使用3种机制在无连接服务之上实现面 向连接的服务 序列号对包进行标记 确认、校验和定时器提供

8、可靠性 窗口机制调整数据包的流量，减少因接收方缓 冲区满而造成的数据包丢失Date391.6.1 TCP 报文格式Date401.6.1 TCP 报文格式 源端口和目的端口：16位，应用程序的端口号 加上所在主机的IP地址称为socket 序列号：32位，确定发送方发送的数据流中被 封装的数据所在位置。 确认号：32位，确定了源点下一次希望从目标 接收的序列号。 报头长度：4位，指定了以4字节为单位的报头 长度。 保留：6位，通常设为0Date411.6.1 TCP 报文格式 标记：8位，用于流和连接控制。它们从左到右分别是: 拥塞窗口减少(Congestion Window Reduccd,

9、CWR) ECN-Echo(ECE) 紧急(URG)、 确认(ACK)、 弹出(PsH)、 复位(RsT)、 同步(sYN) 结束(FIN)。 窗口大小:16位,主要用于流控制。窗冂大小指明了自确 认号指定的字节开始,接收方在必须停止传输并等待确 认之前发送方可以接收的数据段的字节。Date421.6.1 TCP 报文格式 校验和：16位，它包括报头和被封装的数据,校 验和允许错误检测。 紧急指针：16位，被添加到序列号上用于指明 紧急数据的结束，URG标记置位时才被使用 可选项：用于指明TCP的发送进程要求的选项 。最常用的可选项是最大段长度,最大段长度通 知接收者发送者愿意接收的最大段长度

10、。为了 保证报头的长度是4字节的倍数,所以使用0填充 该字段的剩余部分Date431.6.2 UDPDate44第2章 IPv6概述Date45本章包括的主题 IPv6地址 IPv6包头格式 IPv6扩展包头 Internet消息控制协议第六版（ICMPv6） 邻居发现协议Date462.1 IPv6地址 IPv6地址和IPv4地址 长度不同 “速记”方式不同 功能组织也不同Date472.1.1 地址表示法 128位的IPv6地址分隔成8个16位段，每个 16位段 用0x00000xFFFF表示 之间用“：”分开 简化IPv6地址的规则 规则1：任何一个16位段中起始的0不必写出来; 任何一

11、个16位段如果少于4个十六进制的数字, 就认为忽略书写的数字是起始的0Date482.1.1 地址表示法 简化IPv6地址的规则 规则2：任何由全0组成的1个或多个16位段的 单个连续的字符串都可以用一个双冒号“:”来表 示 IPv6前缀 通过在IPv6地址后面加个斜线“/”,随后再跟一 个十进制的数字来标识一个IPv6地址的起始位 有多少位是前缀位Date492.1.1 地址表示法 IPv6前缀 实例 两种全0的IPv6地址 缺省地址 未指定地址，标识一个还未确定的实际IPv6地址Date502.1.2 IPv6的地址类型 三种类型的IPv6地址 单播(Unicast); 任意播(Anyca

12、st); 多播(Multicast)。 IPv6没有广播地址，通过“全部节点”的多播 地址来实现广播Date512.1.2 IPv6的地址类型 全球单播地址 与IPv4地址的不同 子网ID的变化 标准的全球单播IPv6地址Date522.1.2 IPv6的地址类型 标识IPv6的地址类型Date532.1.2 IPv6的地址类型 本地单播地址 类似于IPv4的内部IP地址192.168.X.X 使用范围限定在单条链路上 前10位永远是1111111010(FE80:/10) 本地单播地址允许链路上的设备直接创建IPv6 地址和该链路上的其他设备进行通信Date542.1.2 IPv6的地址类型

13、 任意播地址 也称为任播地址或泛播地址 地址为3fe:205:1100:15 不是指一台设备，而是提供相同服务的多台设 备 路由器总是选择到达“最近的”或“代价最低的”服 务器路由Date552.1.2 IPv6的地址类型 多播地址 从不作为源地址出现 多播数据包通常包括一个单播地址作为它的源 地址,一个多播地址作为它的目的地址 IPv6不像IPv4那样有一个保留的广播地址,而是 有一个保留的包含所有节点的多播组 IPv6多播地址格式Date562.1.2 IPv6的地址类型 多播地址 IPv6多播地址格式 标记 4位，前3位没有使用，第4位0表示永久、公认的地址，1 表示暂时的地址 范围Da

14、te572.1.2 IPv6的地址类型 多播地址Date582.1.2 IPv6的地址类型 嵌入的IPv4地址 一个嵌入了IPv4地址10.23.1.5的IPv6地址是Date592.2 IPv6包头格式Date602.2 IPv6包头格式 版本：4位，设置0110表明是版本6 流量类别:8位，相当于IPv4中的Tos字段 流标签：20位，IPv6独有。 提供更精确的流区分 可以用源地址、目的地址加上源和目的端口的组合 来确定 有效载荷长度 用来指定数据包所封装的有效载荷的长度,以字 节计数Date612.2 IPv6包头格式 下一报头 指出了跟随该IPv6数据包头部后面的报头 和IPv4协议

15、报头中的协议字段非常类似 跳数限制 IPv4协议中生存时间(TTL)字段在长度(都是8位 )和功能上都是非常一致的 源地址和目的地址 和IPv4协议中的源地址和目的字段是一样的Date622.3 IPv6扩展报头Date632.3 IPv6扩展报头 逐跳可选项 传送必须被转发路径中的每一个节点都检验处 理的信息。例如,路由器告警和超大包有效载荷 选项等Date642.3 IPv6扩展报头 路由选择 通过列出在到达目的地的路径中数据包所要经 过的节点列表来提供源路由选择的功能 分段 IPv4和IPv6数据包中有一个重要的不同是,只有 发起该数据包的节点能够对数据包进行分段； 而IPv6路由器对数据包并不分段。 封装安全有效载荷 用于有效载荷的加密封装Date652.3 IPv6扩展报头 认证报头 用于数据包必须在源与目的节点之间进行认证 的情况 目的地可选项 用于传送仅仅被目的节点，或者可能是路由选 择报头中列出的节点检验处理的信息Date662.3 IPv6扩展报头 建议的扩展报头顺序 1.IPv6报头。