第六章 TCP,IP协议与 IP 路由

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1、2019/6/21,1,第6章 TCP/IP 协议与IP路由,2019/6/21,2,学习目标,熟悉TCP/IP各层协议 明确路由协议及其作用 掌握IP地址 掌握路由器IP地址配置,2019/6/21,3,6.1 TCP/IP协议,TCP/IP指的是整个TCP/IP协议族，它是一个具有四层结构的协议系统，由若干协议组成，这四个层次由高到低依次是：应用层、传输层、Internet层和网络接口层。我们把这样的协议组合称为TCP/IP协议栈，也称之为TCP/IP模型。,2019/6/21,4,6.1.2 TCP/IP各层协议简介,TCP/IP实际上是许多具体协议的总称。 应用层 传输层 网际层 网络

2、接口层,2019/6/21,5,1、应用层,TCP/IP的应用层与OSI参考模型的应用层、表示层、会话层相对应。除了HTTP外主要的协议还有： Telnet远程登录协议：通过网络提供远程登录的终端仿真服务。 FTP文件传输协议：用以进行交互式文件传输。 SMTP简单邮件传输协议：用来在网络上传送电子邮件。 DNS域名服务：用来把主机域名解析成IP地址。 NFS网络文件系统：允许网络上的其他机器共享主机目录。,2019/6/21,6,2、传输层,传输层提供端到端的数据传送服务。 1）传输控制协议(TCP协议） TCP面向高层应用提供了全双工的、确认重传的、带控制流的传输服务，它允许数据包无差错地

3、、可靠地传到目标主机。TCP可同时支持不同高层协议的应用。 2）用户数据报协议（UDP协议） UDP协议在传输层上提供无连接的数据报传输，它不保证数据包一定能够到达目标主机，即不能解决诸如报文丢失、重复、失序和流控等问题。传输的可靠性靠应用层的协议来保证。UDP本身忽略可靠性，而优先考虑传输速度问题，因此其传输效率较TCP高。,2019/6/21,7,补充知识：全双工,全双工是通讯传输的一个术语 单工就是在同一时间只允许一方向另一方传送信息，而另一方不能向一方传送 全双工（Full Duplex）是指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对

4、方的声音。目前的网卡一般都支持全双工。,2019/6/21,8,补充知识：半双工,半双工（Half Duplex），所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生。 举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当目前有两量车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是基于半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台.,2019/6/21,9,补充知识,全双工以太网使用两对电缆线，而不是像半双工方式那样使用一对电缆线。全双工方式在发送设备的发送方和接收设备的接收方之间采取点到点的连接，这意味着

5、在全双工的传送方式下，可以得到更高的数据传输速度。 网卡的全双工（Full Duplex）是指网卡在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的网卡一般都支持全双工。,2019/6/21,10,3、网际层(Internet层),网际层由IP和ICMP等协议组成 。 IP协议的主要功能是屏蔽所有低层的具体细节，向上层提供统一的通信服务。其中的核心是数据报路由。 IP协议的特点是使用IP地址用于标识计算机所属的网络及主机号，以确定计算机的位置，实现寻址。,2019/6/21,11,3、网际层,地址解析协议（ARP）和逆向地址解析协议（

6、RARP）是该层两个较为重要的协议。 前者用来把IP地址映射成主机的物理地址，即媒体访问控制地址MAC，使得数据报能最终到达目标主机；后者则相反，用来把物理地址映射成IP地址，如无盘工作站的IP地址的获取，就是RARP的具体应用。,2019/6/21,12,3、网际层(Internet层),在Internet层，IP协议封装的数据报文能够被路由器从一个子网传送到另一个子网，故称IP协议是可路由的协议. IP数据报的路由称为IP路由。 通过配置路由器，使IP数据报在路由器之间传送并到达目标网络，相关的配置称为IP路由配置。,2019/6/21,13,4、网络接口层,这一层在TCP/IP模型中没有

7、实质性的内容，是该模型的一个缺陷。 该层对应于OSI参考模型的物理层和数据链路层，可参考OSI参考模型中这两层的协议,2019/6/21,14,表6.1 TCP/IP与OSI的七层模型的对比,2019/6/21,15,6.2 路由协议与IP路由配置,在网际层传输的数据报，欲到达不同网络的目标主机，则必含有到达目标的路由信息。路由信息的获取，是连网设备路由器的功能。路由器必须知道网络上的路由信息，即目标网络怎样到达，才能使对数据报的传输路径做出正确的选择。 对于简单的网络，可以手工指定到达目标网络的路径，这称之为静态路由配置。对于复杂的网络，则必须要通过对路由器配置路由协议来实现路由选择，这称之

8、为动态路由配置。在使用IP协议的网络中所做的静态和动态路由配置通称IP路由配置。,2019/6/21,16,6.2 路由协议及其作用,1. 路由协议的概念 路由协议是指通过使用不同的路由算法来选择最优路由的协议，全称路由选择协议。 常用的路由协议有RIP，IGRP，OSPF，BGP和EGP等。 2. 作用 路由协议控制路由器的路由表的自动生成，使路由器相互交换网络上的路由信息。,2019/6/21,17,在Internet上，路由协议使路由器交换路由信息，及时动态更新路由表中的路由项，以保证路由表中的路由信息是最新的。 线路故障、路由器设备故障或者新的路由器加入等网络环境的变化，路由协议都会及

9、时地更新路由表，以保证路由表的正确。 TCP/IP支持的路由协议称为IP路由协议 。,2019/6/21,18,1. 网络协议与路由协议的关系,网络协议是在网络中进行传输、通信和路由的协议，如TCP/IP协议族中应用层、传输层和网际层的协议； 路由协议是一些用来进行某种路由选择算法的协议。 网络协议是通过路由协议进行传输的。,2019/6/21,19,2、内部路由与外部路由协议,将Internet划分为若干较小的单位，这些单位称为自治系统（Autonomous System，AS）。 一个AS也是一个互连网络，在AS内部的路由器，只要知道本AS中各目标网络怎样到达就可以了；而在AS之间，则通过

10、AS边界上的路由器交换路由信息。这样就可提高路由的效率。 内部路由协议 外部路由协议,2019/6/21,20,A、内部路由协议,用在AS内部的路由协议称为内部路由协议 内部路由协议在早期的RFC文档中称为内部网关协议（Interior Gateway Protocol），这里的网关指的就是路由器。 内部路由协议是在一个自治系统内部使用的路由协议，如RIP、OSPF和IGRP协议。不同的自治系统可以随意选择不同或相同的内部路由协议。 本学期课程主要详细讨论常用的内部路由协议,2019/6/21,21,B、外部路由协议,用在AS边界路由器上的路由协议称为外部路由协议 外部路由协议在早期的RFC文

11、档中称为外部网关协议（External Gateway Protocol），当数据报要跨越不同的自治系统传输时，在一个自治系统的边界上，需要使用某种路由协议把路由选择信息传递到另一自治系中，这种路由协议称为外部路由协议。 现在使用最多的外部路由协议是BGP。,2019/6/21,22,内部路由协议的分类,内部路由协议按照其算法的不同，分为： 距离矢量算法（Distance Vector） 路由信息协议（RIP） 内部网关路由协议（IGRP） 链路状态算法（Link State） 开放最短路径优先（OSPF）协议 混合算法（Hybrid） 增强型内部网关路由协议（EIGRP）,2019/6/21

12、,23,路由信息协议（RIP）,RIP只以跳数作为计算度量标准，数据报所经过每一个路由器称为“一跳”，到目标的跳数越少，就认为路径越优。,2019/6/21,24,简单互联网络示例,网络 下一跳 10.1.1.0 直连 10.1.2.0 直连 10.1.3.0 10.1.2.2 10.1.4.0 10.1.2.2 10.1.5.0 10.1.2.2 10.1.6.0 10.1.2.2 10.1.7.0 10.1.2.2,网络 下一跳 10.1.1.0 10.1.2.1 10.1.2.0 直连 10.1.3.0 直连 10.1.4.0 直连 10.1.5.0 10.1.4.2 10.1.6.0

13、10.1.4.2 10.1.7.0 10.1.4.2,网络 下一跳 10.1.1.0 10.1.4.1 10.1.2.0 10.1.4.1 10.1.3.0 10.1.4.1 10.1.4.0 直连 10.1.5.0 直连 10.1.6.0 直连 10.1.7.0 10.1.6.2,网络 下一跳 10.1.1.0 10.1.6.1 10.1.2.0 10.1.6.1 10.1.3.0 10.1.6.1 10.1.4.0 10.1.6.1 10.1.5.0 10.1.6.1 10.1.6.0 直连 10.1.7.0 直连,R1,R2,R3,R4,S0,10.1.6.2,E1： 10.1.7.1,

14、S1： 10.1.6.1,E0： 10.1.5.1,S1： 10.1.4.1,10.1.4.2,S0,E0： 10.1.3.1,S0： 10.1.2.1,S0： 10.1.2.2,E0： 10.1.1.1,2019/6/21,25,内部网关路由协议（IGRP）,IGRP则采用多个参数作为计算度量标准，如：带宽、延迟、负载、可靠性及最大传输单元（MTU）。 该协议由Cisco公司开发。,2019/6/21,26,开放最短路径优先（OSPF）协议,开放最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）协议则是典型的基于链路状态算法的路由协议。OSPF可以将网络分成不同的区域

15、并作用在这些区域中，这些区域也称为自治系统AS（与对整个Internet划分自治系统的做法类似，这里是把自治系统再划分为更小的多个系统）。当源地址与目标地址在同一区域时，使用域内路由选择；在不同区域时，使用域间路由选择。,2019/6/21,27,增强型内部网关路由协议（EIGRP）,增强型内部网关路由协议（Enhanced IGRP，EIGRP）则同时吸收了距离矢量路由协议和链路状态路由协议的优点，对IGRP做了大量的改进，是Cisco公司于20世纪90年代初发布的。,2019/6/21,28,常用的内部路由协议,路由信息协议（RIP） 内部网关路由协议（IGRP） 开放最短路径优先（OSP

16、F）协议 增强型内部网关路由协议（EIGRP）,2019/6/21,29,6.2.2选择路由协议的注意点,在拨号网络上使用静态路由； 在小型网络上数据量不大且不需要高可靠性的情况下，并且广域网线路为X.25或帧中继临时虚电路（SVC）时，可使用静态路由。在大型网络上则应使用OSPF，EIGRP； 在含有变长子网掩码(VLSM)的网络中,不能使用RIP版本和IGRP，可以使用RIP版本、OSPF或EIGRP； 在系统稳定后，使用OSPF，EIGRP所占的带宽比RIP，IGRP少得多，使用IGRP比RIP所占的带宽也少些。 在可靠性要求高的情况下，应综合使用动态路由、静态路由、默认路由，以保证路由的冗余。,2019/6/21,30,小结,TCP/IP协议 TCP/IP的结构 TCP/IP各层协议简介 路由协议与IP路由配置 路由协议及其作用 网络协议与路由协议的关系 内部协议与外部协议 内部协议分类 选择路由协议的注意点,2019/6/21,3