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1、第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.1 网络互连概述网络互连概述8.1.1 基本概念基本概念网络连接：网络连接：网络互连：网络互连：系统互通：系统互通：网络互连体制：网络互连体制：逐段法体制逐段法体制直接转换。直接转换。端到端法体制端到端法体制简介转换。简介转换。8.1.2 网络互连涉及的内容网络互连涉及的内容互连设备：
2、互连设备：网间寻址：网间寻址：路由选择：路由选择：流量与拥塞控制：流量与拥塞控制：分片与重组：分片与重组：1教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.2 网络互连技术网络互连技术8.2.1 物理层互连物理层互连互联原理：（参见书中）互联原理：（参见书中）中继器：中继器：增加信号增加信号/比特传递距离。比特传递距离。共享
3、式集线器：共享式集线器：以帧为单位增加信号以帧为单位增加信号/比特传递距离。比特传递距离。8.2.2 链路层互连链路层互连互联原理：（参见书中）互联原理：（参见书中）网桥：网桥：实现实现MAC帧格式的转换和传输转发。帧格式的转换和传输转发。交换式集线器交换式集线器/交换机：交换机：透明网桥（查表；广播；记录）。透明网桥（查表；广播；记录）。源路由网桥（广播发现；选择；填写帧头）。源路由网桥（广播发现；选择；填写帧头）。8.2.3 网络层互连网络层互连互联原理：（参见书中）互联原理：（参见书中）不同的寻址方式。不同的寻址方式。不同的最大分组长度。不同的最大分组长度。不同的网络访问机制。不同的网络
4、访问机制。不同的流量调节手段。不同的流量调节手段。不同的差错恢复方法。不同的差错恢复方法。不同的状态报告途径。不同的状态报告途径。不同的路由选择技术。不同的路由选择技术。不同的服务模式。不同的服务模式。 （连接服务、无连结服务）（连接服务、无连结服务）路由器路由器/网络层网关：网络层网关：网络网络A网络网络B 网络网络 协议协议 协议协议 协议协议 网络网络接口接口A 系统系统A 转换转换 系统系统B 接口接口B路由器结构路由器结构2教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic Inf
5、ormationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.3 互联网技术互联网技术8.3.1 网络组成结构及网络组成结构及IP服务服务8.3.2 IP地址地址IP地址组成：地址组成：网络识别号网络识别号 net_id 主机识别号主机识别号 host_idIP地址类别：地址类别：子网划分与子网掩码：子网划分与子网掩码：无类别域间路由选择：无类别域间路由选择：网络地址转换网络地址转换NAT： 源源IP 端口端口 目的目的IP 端口端口 协议协议172.20.130.1 AA 202.115.128
6、.33 80 TCP172.20.130.2 BB 202.115.128.33 80 TCP202.115.143.16 NAT-port1 202.115.128.33 80 TCP202.115.143.16 NAT-port2 202.115.128.33 80 TCP3教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8
7、.3.3 IP数据报数据报一个一个3000字节的字节的UDP报文在以太网传输的分片：报文在以太网传输的分片： 1480 1480 4020+148020+148020+40 0110010101101011 x01 0000000000000 0110010101101011 x01 0000010111001 0110010101101011 x00 00001011100104教育严选路由过程：路由过程：（参见书中）（参见书中）路由表：路由表：（参见书中）（参见书中）第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of
8、 Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.3.4 IP路由路由直接路由：直接路由：地址转换协议地址转换协议ARP/RARP。间接路由：间接路由：默认网关。默认网关。 MACA IPA IPB Data CRCIPAIPBMACAMACB=?IPAIPBMACAMACBMACBMACDIPc5教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic In
9、formationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.3.5 IP路由算法路由算法路由信息协议路由信息协议RIP目的目的目的目的链路链路链路链路跳数跳数跳数跳数A A- -0 0目的目的目的目的链路链路链路链路跳数跳数跳数跳数B B- -0 0目的目的目的目的链路链路链路链路跳数跳数跳数跳数C C- -0 0目的目的目的目的链路链路链路链路跳数跳数跳数跳数D D- -0 0目的目的目的目的链路链路链路链路跳数跳数跳数跳数E E- -0 0A 1 1A 3 1C 2 1C 5 1B 1 1
10、C 1 2B 2 1A 2 2B 4 1A 4 2E 5 1E 4 1E 6 1B 6 2C 6 2D 3 1E 3 2D 6 1D 4 2D 5 26教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University开放式最短路径优先开放式最短路径优先OSPF链路状态数据库链路状态数据库链路状态数据库链路状态数据库邻居邻居链路链路代价代价版本版
11、本A AB BA AD DB BAABCBCBEBECBCBCECEDADADEDEEBEBECECEDED1 13 31 12 24 42 25 53 36 64 45 56 61 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0OSPF消息：消息：Hello，发现和维护邻居可达性；，发现和维护邻居可达性；摘要，向邻居通告自己的版本信息；摘要，向邻居通告自己的版本信息；请求，要求具体的某条链路状态信息；请求，要求具体的某条链路状态信息；更新，泛洪通告被要求的链路消息；更新，泛洪通告被要求的链路消息；确
12、认，对收到的更新消息进行确认。确认，对收到的更新消息进行确认。11(1,3)7教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University边界路由协议边界路由协议BGP路径向量和路径属性：路径向量和路径属性：名名名名 称称称称功功功功 能能能能OPENOPEN建立邻接关系，如果对方同意则用建立邻接关系，如果对方同意则用建立邻接关系，如果对方
13、同意则用建立邻接关系，如果对方同意则用KEEPALIVEKEEPALIVE确认。确认。确认。确认。UPDATEUPDATE发送路由更新消息，通告对等体对端发送路由更新消息，通告对等体对端发送路由更新消息，通告对等体对端发送路由更新消息，通告对等体对端一条可用的路由或者撤销不可用路由。一条可用的路由或者撤销不可用路由。一条可用的路由或者撤销不可用路由。一条可用的路由或者撤销不可用路由。根据根据根据根据UPDATEUPDATE消息可构造出消息可构造出消息可构造出消息可构造出ASAS间的间的间的间的拓扑关系，进而得到拓扑关系，进而得到拓扑关系，进而得到拓扑关系，进而得到ASAS路径向量，路径向量，路
14、径向量，路径向量，选定合适的路由。选定合适的路由。选定合适的路由。选定合适的路由。KEEPALIVEKEEPALIVE保持对等体对端可达的心跳机制。保持对等体对端可达的心跳机制。保持对等体对端可达的心跳机制。保持对等体对端可达的心跳机制。NOTIFICATINOTIFICATIONON通告出错信息（消息头错误、通告出错信息（消息头错误、通告出错信息（消息头错误、通告出错信息（消息头错误、OPENOPEN错误、错误、错误、错误、UPDATEUPDATE错误）。错误）。错误）。错误）。8教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The
15、 School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.3.6 互连网控制报文互连网控制报文ICMPICMP报文格式与传递：报文格式与传递：ICMP差错报文：差错报文：不可达信宿报告；不可达信宿报告；超时报告；超时报告；参数出错报告。参数出错报告。ICMP控制报文：控制报文：拥塞控制；拥塞控制；路由和重定向。路由和重定向。ICMP请求请求/应答报文：应答报文：回应请求与应答；回应请求与应答；时间戳请求与应答；时间戳请求与应答；地址模请求与应答
16、。地址模请求与应答。9教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.3.7 IPv6简化报头和灵活扩展：简化报头和灵活扩展：层次化地址结构：层次化地址结构： 单播地址单播地址类型类型 组播地址组播地址 选播选播/任意播地址任意播地址即插即用连网：即插即用连网：网络层认证与加密：网络层认证与加密：服务质量保证：服务质量保证：
17、支持移动中通信：支持移动中通信：10教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.4 互联网中的新技术互联网中的新技术8.4.1 第三层交换技术第三层交换技术报文交换方式：报文交换方式：路由式交换机路由式交换机 功能有限，速度快。特性：限制处理的协议（功能有限，速度快。特性：限制处理的协议（IP、以太网）；仅支持个别路由协
18、议（以太网）；仅支持个别路由协议（RIP、OSPF）；监）；监听听ARP，建立，建立IP到到MAC的映射表；用的映射表；用ASIC降低路由代降低路由代价、提高路由性能为目标。价、提高路由性能为目标。交换式路由器（现代交换式路由器（现代Internet路由器）路由器） 高效率线速路由与控制。高效率线速路由与控制。特性：特性：只针对只针对IP；将尽可能多的功能构造到硬件（查表、；将尽可能多的功能构造到硬件（查表、匹配计算等）；报文不退回到慢速通道处理（即便是处匹配计算等）；报文不退回到慢速通道处理（即便是处理失败）；路由表足够大。理失败）；路由表足够大。流交换方式：流交换方式：端系统驱动。端系统驱
19、动。网络驱动。网络驱动。特点：特点：路由一次、随后交换，在源和目的之间建立交路由一次、随后交换，在源和目的之间建立交换捷径或直通路径。换捷径或直通路径。11教育严选 Fast-IP NetFlowNHRP请求请求NHRP请求请求A和和BMAC封装封装NHRP响应响应A和和BMAC封装封装NHRP响应响应NFFC：NetFlow特征卡，保存特征卡，保存IP到到MAC的映射表；的映射表；RSM：IP路由转发模块；路由转发模块；SE：交换引擎。：交换引擎。RSMNFFCSE第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of E
20、lectronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University12教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.4.2 多协议标记交换多协议标记交换MPLS核心思想：核心思想：边缘路由，内部交换。边缘路由
21、，内部交换。标记交换标记交换IPv6IPv4IPXAppleTalkEthernetFDDIATMFRSDHADSL转发等效类转发等效类FEC：标签：标签：DataData链路层链路层PIC 标签标签 网络层网络层PCI 数据数据标记标记/标签：标签：Label(20bits) Exp(3bits) S(1bit) TTL(8bits） 转发信息转发信息库库FIB：入口标记入口标记 出口标记出口标记 地址前缀地址前缀 输出端口输出端口13教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic I
22、nformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University转发部件：转发部件： 1）从分组中抽取标记；）从分组中抽取标记； 2）在转发信息库）在转发信息库FIB中检索匹配的信息；中检索匹配的信息； 3）根据对应数据记录的出口信息进行转发。）根据对应数据记录的出口信息进行转发。控制部件：控制部件： 1）捆绑标记和转发等效类；）捆绑标记和转发等效类； 2）发布捆绑信息给其他标记交换路由器；）发布捆绑信息给其他标记交换路由器； 3）根据捆绑和发布结果以及路由协议构造）根据捆绑和发布结果以及路由协议构
23、造FIB。功能组件：功能组件：标记交换路径：标记交换路径：点到点交换路径：点到点交换路径：用于发布单播数据传输业务。用于发布单播数据传输业务。多点到点交换路径：多点到点交换路径：多个入口对应一个出口，适用于多个入口对应一个出口，适用于尽力而为的数据传输业务。尽力而为的数据传输业务。点到多点交换路径：点到多点交换路径：用于发布组播数据传输业务。用于发布组播数据传输业务。多点到多点交换路径：多点到多点交换路径：用于基于共享树的组播数据传用于基于共享树的组播数据传输业务。输业务。标记分配驱动方式标记分配驱动方式拓扑驱动：拓扑驱动：依靠路由协议控制信息流驱动标记分配，依靠路由协议控制信息流驱动标记分配
24、，建立交换路径。建立交换路径。请求控制驱动：请求控制驱动：由请求控制业务发起标记分配，如由请求控制业务发起标记分配，如RSVP。业务流驱动：业务流驱动：在业务流到达时，临时发起分配，建立在业务流到达时，临时发起分配，建立交换路径。交换路径。MPLS的优点：的优点：当网络拓扑变化时，与传统的当网络拓扑变化时，与传统的IP路由方式比，路由方式比，MPLS能够提供更快和更可预测的保护能力和恢复能力，即能够提供更快和更可预测的保护能力和恢复能力，即MPLS保护。保护。支持流量工程（支持流量工程（Traffic Engineering）、虚拟私有网）、虚拟私有网VPNs、第二层传输服务、多层覆盖网络等应
25、用。、第二层传输服务、多层覆盖网络等应用。14教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.4.3 移动移动IP技术技术目的：目的：解决位置经常移动或运动过程中的电脑接入互解决位置经常移动或运动过程中的电脑接入互联网的问题。联网的问题。移动支持技术：移动支持技术：归属归属IP地址地址归属代理。归属代理。转交转交IP地址地址
26、异地代理。异地代理。工作过程：工作过程： 、代理发现过程；代理发现过程； 、位置登记过程；、位置登记过程； 、数据传递过程。、数据传递过程。15教育严选第八章第八章第八章第八章 网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信网络互连与网间通信The School of Electronic InformationThe School of Electronic Information Wuhan University Wuhan University8.4.4 IP多播技术多播技术目的：目的：既实现一对多数据传输，又将负面影响降至最小。既实现一对多数据传输，又将负面影响降至最小。IP多播地址：多播地址：（参见书中）（参见书中）组成员加入组成员加入/退出退出IGMP：（参见书中）（参见书中）IP多播路径：多播路径：有源树。有源树。共享树。共享树。泛洪与剪枝：泛洪与剪枝：SGGG16教育严选
