《TCPIP协议原理教学课件：Chapter 5 Delivery and Routing of IP Packets》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TCPIP协议原理教学课件：Chapter 5 Delivery and Routing of IP Packets（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Architecture of the Internetl lInformation: IP packetl lNode: routerl lChannel: physical network Select the path Forward IP packetsRRRRRR7/29/20247/29/20241 1Routing and Deliveryl lRoutingRouting（路由选择，选路）（路由选择，选路）（路由选择，选路）（路由选择，选路）l lFinding the route (next hop) for a datagramFinding the route (next
2、 hop) for a datagram决定分组发向何方，建立路由决定分组发向何方，建立路由决定分组发向何方，建立路由决定分组发向何方，建立路由表表表表l lForwardForward（转发）（转发）（转发）（转发）l l将分组放到去往目的节点的路由上（将分组放到去往目的节点的路由上（将分组放到去往目的节点的路由上（将分组放到去往目的节点的路由上（查路由表查路由表查路由表查路由表）l lDelivery Delivery （交付，递交）（交付，递交）（交付，递交）（交付，递交）分组在物理网络里传输到目的地分组在物理网络里传输到目的地分组在物理网络里传输到目的地分组在物理网络里传输到目的地/
3、/下一跳下一跳下一跳下一跳l l分组被底层网络处理的方式分组被底层网络处理的方式分组被底层网络处理的方式分组被底层网络处理的方式 l l分组的实际转发（按照路由选择的结果，分组的实际转发（按照路由选择的结果，分组的实际转发（按照路由选择的结果，分组的实际转发（按照路由选择的结果，在物理网络里执行在物理网络里执行在物理网络里执行在物理网络里执行）RoutedRouted protocol protocol : : 沿选定的路径交付分组沿选定的路径交付分组沿选定的路径交付分组沿选定的路径交付分组RoutingRouting protocol protocol : : 寻找到达目的的最佳路径寻找到达
4、目的的最佳路径寻找到达目的的最佳路径寻找到达目的的最佳路径 Route 1Route 1Route 2Route 2SourceSourceDestinationDestination IPIP协议协议协议协议RouteRoute， 路由路由路由路由, , 路径路径路径路径Routing Routing ，路由，路由，路由，路由, , 路由选路由选路由选路由选 择，选路择，选路择，选路择，选路7/29/20247/29/20242 2Chapter 5 Delivery, Forwarding, and Routing of IP Packets（IP分组交、转分组交、转发和路由选择）发和路由
5、选择）l lConnectionl lDeliveryl lRouting methods (Forwarding)l lStatic vs. dynamic routingl lRouting table and routing modulel lClassless addressing: CIDR7/29/20247/29/20243 3Connection-oriented vs. Connectionless Servicesl l网络层向上层提供两类分组交付的服务：网络层向上层提供两类分组交付的服务：l lConnection-oriented ServicesConnection-
6、oriented Servicesl lConnectionless ServicesConnectionless Services面向连接面向连接面向连接面向连接无连接无连接无连接无连接通信过程通信过程通信过程通信过程建立连接建立连接建立连接建立连接交付分组交付分组交付分组交付分组终止连接终止连接终止连接终止连接交付分组交付分组交付分组交付分组路由选择路由选择路由选择路由选择仅在建立连接时选路仅在建立连接时选路仅在建立连接时选路仅在建立连接时选路每个分组独立选路每个分组独立选路每个分组独立选路每个分组独立选路传输路径传输路径传输路径传输路径相同相同相同相同可以不同可以不同可以不同可以不同那么
7、那么那么那么IPIP协议是提供协议是提供协议是提供协议是提供何种类型的服务？何种类型的服务？何种类型的服务？何种类型的服务？7/29/20247/29/20244 4Discussionl lIP分组传输环境分组传输环境l l多个网络多个网络多个网络多个网络l l多个路由器多个路由器多个路由器多个路由器l l多条可能的路径多条可能的路径多条可能的路径多条可能的路径l lIP通信通信 无连接通信无连接通信l l多种网络都能满足的通信方式多种网络都能满足的通信方式多种网络都能满足的通信方式多种网络都能满足的通信方式l l允许多种选路策略（如：带宽、延时）允许多种选路策略（如：带宽、延时）允许多种选
8、路策略（如：带宽、延时）允许多种选路策略（如：带宽、延时）l l尽最大努力交付，尽最大努力交付，best-effort delivery 差异：通信能力、分组长度、延时差异：通信能力、分组长度、延时差异：通信能力、分组长度、延时差异：通信能力、分组长度、延时 独立选路独立选路独立选路独立选路7/29/20247/29/20245 5Chapter 5 Delivery, Forwarding, and Routing of IP Packets（IP分组交、转分组交、转发和路由选择）发和路由选择）l lConnectionl lDeliveryl lRouting methods (Forwa
9、rding)l lStatic vs. dynamic routingl lRouting table and routing modulel lClassless addressing: CIDR7/29/20247/29/20246 6Direct vs. Indirect Deliveryl lDirect deliveryDirect delivery（直接交付）（直接交付）（直接交付）（直接交付）l l分组最终目的站点分组最终目的站点分组最终目的站点分组最终目的站点与与与与分组的交付者（发送接口）分组的交付者（发送接口）分组的交付者（发送接口）分组的交付者（发送接口）在在在在同同同同
10、一个一个一个一个IPIP网络中网络中网络中网络中 将分组直接投递给目的站点将分组直接投递给目的站点将分组直接投递给目的站点将分组直接投递给目的站点l l更准确：二者在逻辑上属于同一个更准确：二者在逻辑上属于同一个更准确：二者在逻辑上属于同一个更准确：二者在逻辑上属于同一个IPIP网络，物理上属于同一网络，物理上属于同一网络，物理上属于同一网络，物理上属于同一个物理网络个物理网络个物理网络个物理网络l lIndirect deliveryIndirect delivery（间接交付）（间接交付）（间接交付）（间接交付）l l分组最终目的站点分组最终目的站点分组最终目的站点分组最终目的站点与与与与
11、分组的交付者（发送接口）分组的交付者（发送接口）分组的交付者（发送接口）分组的交付者（发送接口）在在在在不不不不同同同同IPIP网络中网络中网络中网络中 将分组投递给路由器将分组投递给路由器将分组投递给路由器将分组投递给路由器Net 1Net 2S SD1D1D2D2directdirectdeliverydeliverydirectdirectdeliverydeliveryindirectindirectdeliverydelivery 是否需要经过路由器？是否需要经过路由器？是否需要经过路由器？是否需要经过路由器？ 配合物理网络传输配合物理网络传输配合物理网络传输配合物理网络传输7/29
12、/20247/29/20247 7Net 2Net 2Direct vs. Indirect DeliveryNet 1Net 1Net 4Net 4A AR R1 1C CNet 3Net 3R R3 3B Bl l主机主机主机主机l l直接交付：将分组交付给目的站点直接交付：将分组交付给目的站点直接交付：将分组交付给目的站点直接交付：将分组交付给目的站点l l间接交付：将分组交付给给默认网关（间接交付：将分组交付给给默认网关（间接交付：将分组交付给给默认网关（间接交付：将分组交付给给默认网关（Next hopNext hop）l l路由器路由器路由器路由器（多条（多条（多条（多条Inter
13、netInternet连接）连接）连接）连接）l l直接交付：将分组交付给目的站点（从哪一个接口送出？）直接交付：将分组交付给目的站点（从哪一个接口送出？）直接交付：将分组交付给目的站点（从哪一个接口送出？）直接交付：将分组交付给目的站点（从哪一个接口送出？）l l间接交付：交付给下一跳路由器（从哪一个接口送出？）间接交付：交付给下一跳路由器（从哪一个接口送出？）间接交付：交付给下一跳路由器（从哪一个接口送出？）间接交付：交付给下一跳路由器（从哪一个接口送出？）l l交付交付交付交付实质上反应了实质上反应了实质上反应了实质上反应了路由选择的结果路由选择的结果路由选择的结果路由选择的结果7/29
14、/20247/29/20248 8Net 1Net 1Net 2Net 2Net 3Net 3IPIPA A IPIP1111 IPIP1212 IPIP2121 IPIP2222 IPIPB B 间接投递：间接投递：Next Hop（下一跳）（下一跳）l lSrc IP = IPA，Dst IP = IPBl l1st delivery：l l2nd delivery：l l3th delivery：indirectindirect，Next-hop IP = Next-hop IP = IPIP1111 indirectindirect，Next-hop IP = Next-hop IP
15、= IPIP2121 directdirect， DstDst IP = IP = IPIPB B 主机主机主机主机A A的默认网关的默认网关的默认网关的默认网关怎样确定怎样确定怎样确定怎样确定下一跳？下一跳？下一跳？下一跳？7/29/20247/29/20249 9交付的含义交付的含义l l查路由表决定分组的下一个接收者查路由表决定分组的下一个接收者l l交付交付配合物理层完成传输配合物理层完成传输地址映地址映射（找到射（找到IP地址对应的物理地址）地址对应的物理地址）l l直接交付，需要映射的直接交付，需要映射的直接交付，需要映射的直接交付，需要映射的IPIP地址是目的站点的地址是目的站点
16、的地址是目的站点的地址是目的站点的IPIP地址地址地址地址l l间接交付，需要映射的间接交付，需要映射的间接交付，需要映射的间接交付，需要映射的IPIP地址是下一跳路由器地址是下一跳路由器地址是下一跳路由器地址是下一跳路由器的接收接口地址的接收接口地址的接收接口地址的接收接口地址7/29/20247/29/20241010Deliveryl l判断交付方式的方法判断交付方式的方法判断交付方式的方法判断交付方式的方法l l分组分组分组分组目的网络地址目的网络地址目的网络地址目的网络地址与发送者所在的与发送者所在的与发送者所在的与发送者所在的网络地址网络地址网络地址网络地址是否一致是否一致是否一致
17、是否一致目的目的目的目的IP IP & & 发送者掩码发送者掩码发送者掩码发送者掩码 = = 发送者发送者发送者发送者IP IP & & 发送者掩码发送者掩码发送者掩码发送者掩码l l相等：直接交付相等：直接交付相等：直接交付相等：直接交付l l不等：间接交付不等：间接交付不等：间接交付不等：间接交付l l交付交付交付交付 地址映射：实际的投递是由物理网络执行地址映射：实际的投递是由物理网络执行地址映射：实际的投递是由物理网络执行地址映射：实际的投递是由物理网络执行网络层网络层网络层网络层需要将需要将需要将需要将IPIP地址地址地址地址 物理地址物理地址物理地址物理地址l l直接交付：分组目的
18、直接交付：分组目的直接交付：分组目的直接交付：分组目的IPIP地址地址地址地址 对应的物理地址对应的物理地址对应的物理地址对应的物理地址l l间接交付：间接交付：间接交付：间接交付：下一跳下一跳下一跳下一跳IPIP地址地址地址地址 物理地址物理地址物理地址物理地址？ARP1. 1.根据目的根据目的根据目的根据目的IPIP地址从地址从地址从地址从路由表路由表路由表路由表中获取下中获取下中获取下中获取下一跳路由器一跳路由器一跳路由器一跳路由器2. 2.根据下一跳根据下一跳根据下一跳根据下一跳IPIP地址获取其物理地址地址获取其物理地址地址获取其物理地址地址获取其物理地址7/29/20247/29/
19、20241111Discussionl l一次交付过程一次交付过程l l0 0或多个间接交付或多个间接交付或多个间接交付或多个间接交付+1+1个直接交付（最后的交付）个直接交付（最后的交付）个直接交付（最后的交付）个直接交付（最后的交付）l l分组分组分组分组: :（源（源（源（源IPIP地址，目的地址，目的地址，目的地址，目的IPIP地址）地址）地址）地址）保持不变保持不变l l帧帧帧帧: :（源物理地址，目的物理地址）（源物理地址，目的物理地址）（源物理地址，目的物理地址）（源物理地址，目的物理地址）逐跳改变逐跳改变Net 1Net 1Net 2Net 2Net 3Net 3A AB B1
20、111121221212222（IPIPA A , IP , IPB B）（PhPhA A , , PhPh1111）（IPIPA A , IP , IPB B）（PhPh1212 , , PhPh2121）（IPIPA A , IP , IPB B）（PhPh2222 , , PhPhB B）7/29/20247/29/20241212Indirect Delivery Configuration of the HostWindows使用使用TCP/IP与网外通信时使用的间接交付与网外通信时使用的间接交付地址，一般设置为可与外网进行通信的路由器。地址，一般设置为可与外网进行通信的路由器。命令
21、：命令：命令：命令：winipcfgwinipcfg（ipconfigipconfig）7/29/20247/29/20241313思考思考l l下图所示的以太网中，哪几对主机间能进行下图所示的以太网中，哪几对主机间能进行下图所示的以太网中，哪几对主机间能进行下图所示的以太网中，哪几对主机间能进行IPIP通通通通信？哪几对不能进行信？哪几对不能进行信？哪几对不能进行信？哪几对不能进行IPIP通信？为什么？通信？为什么？通信？为什么？通信？为什么？l lSolutionSolutionl lIPIP网内：直接交付网内：直接交付网内：直接交付网内：直接交付 目的目的目的目的IPIP地址地址地址地址
22、l lIPIP网间：间接交付网间：间接交付网间：间接交付网间：间接交付 下一跳下一跳下一跳下一跳IPIP地址（路由器）地址（路由器）地址（路由器）地址（路由器）l l能通信：能通信：能通信：能通信：A AB B ，C CD Dl l不能通信：不同不能通信：不同不能通信：不同不能通信：不同IPIP网内的主机间，因为没有路由器网内的主机间，因为没有路由器网内的主机间，因为没有路由器网内的主机间，因为没有路由器200.1.1.1/24200.1.1.1/24200.1.1.2/24200.1.1.2/24200.1.2.1/24200.1.2.1/24200.1.2.2/24200.1.2.2/24
23、A AB BC CD D7/29/20247/29/20241414Chapter 5 Delivery, Forwarding, and Routing of IP Packets（IP分组交、转分组交、转发和路由选择）发和路由选择）l lConnectionl lDeliveryl lRouting methods (Forwarding)l lStatic vs. dynamic routingl lRouting table and routing modulel lClassless addressing: CIDR7/29/20247/29/20241515路由表：转发的关键路由表
24、：转发的关键l l路由选择：决定分组将发往何处路由选择：决定分组将发往何处路由选择：决定分组将发往何处路由选择：决定分组将发往何处l l转发：转发：转发：转发：查查查查路由表路由表路由表路由表l l交付：按照查表结果将分组交予物理网络实施传输交付：按照查表结果将分组交予物理网络实施传输交付：按照查表结果将分组交予物理网络实施传输交付：按照查表结果将分组交予物理网络实施传输l l交付过程中两个重要步骤：交付过程中两个重要步骤：交付过程中两个重要步骤：交付过程中两个重要步骤：l l判断交付类型判断交付类型判断交付类型判断交付类型l l需要遍历需要遍历需要遍历需要遍历直连网络直连网络直连网络直连网络
25、，才能决定是否是直接交付，才能决定是否是直接交付，才能决定是否是直接交付，才能决定是否是直接交付l l找到下一跳找到下一跳找到下一跳找到下一跳l l需要遍历需要遍历需要遍历需要遍历非直连网络非直连网络非直连网络非直连网络，才能找到合适的下一跳，才能找到合适的下一跳，才能找到合适的下一跳，才能找到合适的下一跳l l地址映射地址映射地址映射地址映射l l路由表：转发的关键路由表：转发的关键路由表：转发的关键路由表：转发的关键l l交付交付交付交付 执行查找路由表的结果执行查找路由表的结果执行查找路由表的结果执行查找路由表的结果7/29/20247/29/20241616路由表记录的关键信息路由表记
26、录的关键信息l l记录该路由器记录该路由器所有可达所有可达的的网络地址网络地址及及掩码掩码l l所有所有所有所有直连网络直连网络直连网络直连网络l l所有已知的所有已知的所有已知的所有已知的非直连网络非直连网络非直连网络非直连网络l l记录到达每一个网络的记录到达每一个网络的下一跳路由器下一跳路由器IP地地址，址，以及以及转发网络接口转发网络接口l l如果是直接交付，下一跳路由器如果是直接交付，下一跳路由器如果是直接交付，下一跳路由器如果是直接交付，下一跳路由器IPIP地址为空地址为空地址为空地址为空NetworkNetworkAddressAddressMaskMaskNext-hopNex
27、t-hopAddressAddressInterfaceInterface路由表项路由表项路由表项路由表项（至少（至少（至少（至少4 4项）项）项）项）7/29/20247/29/20241717基于路由表的交付过程基于路由表的交付过程l l读取一条读取一条读取一条读取一条路由表项路由表项路由表项路由表项l l判断：判断：判断：判断：MASKMASK & & 分组中的目的分组中的目的分组中的目的分组中的目的IPIP地址地址地址地址 = = Network AddressNetwork Addressl l如果相等（如果相等（如果相等（如果相等（匹配匹配匹配匹配），读取表项中），读取表项中），读
28、取表项中），读取表项中下一跳下一跳下一跳下一跳IPIP地址地址地址地址，映射为物理地址，映射为物理地址，映射为物理地址，映射为物理地址，再将物理地址和分组一起交付给再将物理地址和分组一起交付给再将物理地址和分组一起交付给再将物理地址和分组一起交付给对应接口的对应接口的对应接口的对应接口的数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层l l若若若若下一跳下一跳下一跳下一跳IPIP地址地址地址地址为空，直接将为空，直接将为空，直接将为空，直接将分组中的目的分组中的目的分组中的目的分组中的目的IPIP地址地址地址地址映射为物理地址映射为物理地址映射为物理地址映射为物理地址l l如果不等，读取下一条如果不等
29、，读取下一条如果不等，读取下一条如果不等，读取下一条路由表项路由表项路由表项路由表项，重复上述操作，重复上述操作，重复上述操作，重复上述操作l l遍历路由表，若仍无匹配项，丢弃分组遍历路由表，若仍无匹配项，丢弃分组遍历路由表，若仍无匹配项，丢弃分组遍历路由表，若仍无匹配项，丢弃分组路由表项路由表项路由表项路由表项？NetworkNetworkAddressAddressMaskMaskNext-hopNext-hopAddressAddressInterfaceInterface7/29/20247/29/20241818基于路由表的交付过程基于路由表的交付过程7/29/20247/29/20
30、241919ExampleDstDst. Network. NetworkNext-hopNext-hopAddressAddressIPIPMaskMaskNN1 1MaskMask1 1NN2 2MaskMask2 2I I1212NN3 3MaskMask3 3I I1212NN4 4MaskMask4 4I I1313DstDst. Network. NetworkNext-hopNext-hopAddressAddressIntfIntfIPIPMaskMaskNN1 1MaskMask1 1I I21212 2NN2 2MaskMask2 22 2NN3 3MaskMask3 31
31、 1NN4 4MaskMask4 4I I21212 2I I1111I I1212I I1313I I2121I I2222I I4242I I4141I I3131I I3232Net 1N1, Mask1Net 2N2, Mask2Net 4N4, Mask4Net 3N3, Mask32 21 17/29/20247/29/20242020路由表的设计路由表的设计l l路由表的设计：尽可能路由表的设计：尽可能简化简化路由表记录的内容路由表记录的内容l l方法方法1：Next-Hop Routingl lRouting table holds only the Routing table
32、 holds only the address of the address of the next hopnext hop instead of the instead of the complete routecomplete route 7/29/20247/29/20242121方法方法2：Network-specific routingl l路由表记录路由表记录网络地址网络地址，而非该网络中的每，而非该网络中的每一个主机地址一个主机地址7/29/20247/29/20242222方法方法3：Host-specific routing（特定主特定主机路由机路由）l lA route f
33、or a specific A route for a specific hosthostl l路由表项的特征：路由表项的特征：路由表项的特征：路由表项的特征：l lMask: all 1sMask: all 1sl l会降低路由表查表效率会降低路由表查表效率会降低路由表查表效率会降低路由表查表效率l lFunctionFunctionl lRoute checkRoute checkl lSecuritySecurityl lManagementManagementNet 2I2, Mask2Net 3I3, Mask3I I2222I I3131Net 1I1, Mask1I I3232I
34、 I2121I I1212I I1111I IA AI IB BMaskMaskIPIPI I1212MaskMask3 3I I3 3MaskMask1 1I I1 1Next-hop Next-hop AddressAddressDstDst. Network. NetworkI I1111/32/32I IB BNet 3Net 3Host BHost B7/29/20247/29/20242323方法方法4：Default routing（默认路由）（默认路由）l lUse a default route if no entry for destination network in t
35、he routing tablel l路由表项的特征：路由表项的特征：l lDestination network address = 0.0.0.0Destination network address = 0.0.0.0l lDestination network mask = 0.0.0.0Destination network mask = 0.0.0.0l lFunctionl lMake the routing table Make the routing table smallersmallerl lA lot of routing information is A lot of
36、 routing information is hiddenhidden7/29/20247/29/20242424MaskMaskIPIPI I13130.0.0.00.0.0.00.0.0.00.0.0.0MaskMask2 2I I2 2MaskMask1 1I I1 1Next-hop Next-hop AddressAddressDstDst. Network. NetworkExamplel lHostl lRouter Rest of the Rest of the InternetInternetNet 1Net 1I I1 1, Mask, Mask1 1Net 2Net 2
37、I I2 2, Mask, Mask2 2I I1313I I1212I I2121I I1111DefaultDefaultRouterRouterMaskMaskIPIP地址地址地址地址I I13130.0.0.00.0.0.00.0.0.00.0.0.0I I1212MaskMask2 2I I2 2MaskMask1 1I I1 1Next-hop Next-hop AddressAddressDstDst. Network. Network7/29/20247/29/20242525Discussionl l路由表的大小只与网络的个数有关，与每个网络的大小路由表的大小只与网络的个数有
38、关，与每个网络的大小路由表的大小只与网络的个数有关，与每个网络的大小路由表的大小只与网络的个数有关，与每个网络的大小（包含的主机数多少）无关（包含的主机数多少）无关（包含的主机数多少）无关（包含的主机数多少）无关l l路由器独立选路，从路由器独立选路，从路由器独立选路，从路由器独立选路，从Net 1Net 1到到到到Net 2Net 2的路径可能与从的路径可能与从的路径可能与从的路径可能与从Net Net 2 2到到到到Net 1Net 1的路径不是同一条的路径不是同一条的路径不是同一条的路径不是同一条l l只有最后一个路由器才知道目的主机是否存在只有最后一个路由器才知道目的主机是否存在只有最
39、后一个路由器才知道目的主机是否存在只有最后一个路由器才知道目的主机是否存在Net 1Net 1Net 2Net 2A AD DB BC CE ENet 1Net 1A AB BC CNet 2Net 2Net 1Net 1A AD DE ENet 2Net 27/29/20247/29/20242626MaskMaskIPIPI I2222/0/00.0.0.00.0.0.0MaskMask2 2I I1 1Next-hop Next-hop AddressAddressDstDst. Network. NetworkMaskMask3 3I I2 2MaskMaskIPIPI I2121/0
40、/00.0.0.00.0.0.0MaskMask2 2I I2 2Next-hop Next-hop AddressAddressDstDst. Network. NetworkMaskMask3 3I I3 3思考思考l l主机和主机和路由器路由器的默认路由设置的默认路由设置Net 1Net 1I I1 1, Mask, Mask1 1Net 2Net 2I I2 2, Mask, Mask2 2I I3131I I1111I I2121I I2222Net4Net4Net 3Net 3I I3 3, Mask, Mask3 3Net 4Net 4I I4 4, Mask, Mask4 4R
41、outing loopsRouting loops7/29/20247/29/20242727Chapter 5 Delivery, Forwarding, and Routing of IP Packets（IP分组交、转分组交、转发和路由选择）发和路由选择）l lConnectionl lDeliveryl lRouting methods (Forwarding)l lStatic vs. dynamic routingl lRouting table and routing modulel lClassless addressing: CIDR7/29/20247/29/2024282
42、8路由表的形成路由表的形成：Static vs. Dynamic Routingl lStatic routingStatic routing（静态路由选择）（静态路由选择）（静态路由选择）（静态路由选择）l lA route isA route is formed formed and and updatedupdated manuallymanuallyl lAdvantages: low processor overhead, no Advantages: low processor overhead, no bandwidth utilization, secure, and pred
43、ictabilitybandwidth utilization, secure, and predictabilityl lDisadvantages: high maintenance, no Disadvantages: high maintenance, no adaptabilityadaptabilityl lDynamic routingDynamic routing（动态路由选择）（动态路由选择）（动态路由选择）（动态路由选择）l lA route is discovered and updated by one of the A route is discovered and
44、updated by one of the dynamic dynamic routing protocolsrouting protocolsl lAdvantages: high adaptability, low maintenanceAdvantages: high adaptability, low maintenancel lDisadvantages: high processor overhead, high Disadvantages: high processor overhead, high bandwidth utilizationbandwidth utilizati
45、on7/29/20247/29/20242929Chapter 5 Delivery, Forwarding, and Routing of IP Packets（IP分组交、转分组交、转发和路由选择）发和路由选择）l lConnectionl lDeliveryl lRouting methods (Forwarding)l lStatic vs. dynamic routingl lRouting table and routing modulel lClassless addressing: CIDR7/29/20247/29/20243030Routing Table and Rout
46、ing Modulel lPolicyPolicy！Direct Direct deliverydeliveryDefault Default routerouteNetwork-specific Network-specific deliverydeliveryHost-specific Host-specific deliverydelivery搞清以下几个问题：搞清以下几个问题：搞清以下几个问题：搞清以下几个问题： 路由表的结构路由表的结构路由表的结构路由表的结构 有哪些有哪些有哪些有哪些路由表项路由表项路由表项路由表项 如何查找路由表项如何查找路由表项如何查找路由表项如何查找路由表项7
47、/29/20247/29/20243131Routing Tablel lFlagsFlagsl lU UThe router is up and running. The router is up and running. l lG GThe destination is in another network.The destination is in another network.l lHHHost-specific address. Host-specific address. l l l lInterface: the name of the interfaceInterface:
48、the name of the interface发送接口发送接口发送接口发送接口MaskMaskDestinationDestinationAddressAddressNext-hopNext-hopaddressaddressFlagsFlagsReferenceReferencecountcountUseUseInterInter-face-face255.0.0.0255.0.0.0124.0.0.0124.0.0.0145.6.7.2145.6.7.2UGUG4 42020m2m27/29/20247/29/20243232Example: a Hosts Routing Table
49、7/29/20247/29/20243333Example 1192.168.1.0/26192.168.1.0/26192.168.1.80/28192.168.1.80/28192.168.1.64/28192.168.1.64/28RARARCRCRBRB192.168.1.96/30192.168.1.96/30192.168.1.100/30192.168.1.100/307/29/20247/29/20243434Routing Table of Router RARA# show ip route192.168.1.0/24 is variably subnetted, 6 su
50、bnets, 3 masksC 192.168.1.96/30 is directly connected, serial1C 192.168.1.100/30 is directly connected, serial0R 192.168.1.64/28 120/1 via 192.168.1.97, serial1R 192.168.1.80/28 120/1 via 192.168.1.102, serial0C 192.168.1.0/26 is directly connected, ethernet0显示的顺序显示的顺序显示的顺序显示的顺序7/29/20247/29/2024353
51、5问题问题l l在在RA的路由表中查找到达以下目的的路径的路由表中查找到达以下目的的路径l l192.168.1.2192.168.1.2l l192.168.1.65192.168.1.65l l192.168.1.105192.168.1.1057/29/20247/29/20243636Solution：192.168.1.2RA# show ip routeRA# show ip route192.168.1.0/24 is variably subnetted, 6 subnets, 3 masks192.168.1.0/24 is variably subnetted, 6 sub
52、nets, 3 masksC 192.168.1.96/30 is directly connected, serial1C 192.168.1.96/30 is directly connected, serial1C 192.168.1.100/30 is directly connected, serial0C 192.168.1.100/30 is directly connected, serial0R 192.168.1.64/28 120/1 via 192.168.1.97, serial1R 192.168.1.64/28 120/1 via 192.168.1.97, se
53、rial1R 192.168.1.80/28 120/1 via 192.168.1.102, serial0R 192.168.1.80/28 120/1 via 192.168.1.102, serial0C 192.168.1.0/26 is directly connected, ethernet0C 192.168.1.0/26 is directly connected, ethernet07/29/20247/29/20243737Solution：192.168.1.65RA# show ip routeRA# show ip route192.168.1.0/24 is va
54、riably subnetted, 6 subnets, 3 masks192.168.1.0/24 is variably subnetted, 6 subnets, 3 masksC 192.168.1.96/30 is directly connected, serial1C 192.168.1.96/30 is directly connected, serial1C 192.168.1.100/30 is directly connected, serial0C 192.168.1.100/30 is directly connected, serial0R 192.168.1.64
55、/28 120/1 via 192.168.1.97, serial1R 192.168.1.64/28 120/1 via 192.168.1.97, serial1R 192.168.1.80/28 120/1 via 192.168.1.102, serial0R 192.168.1.80/28 120/1 via 192.168.1.102, serial0C 192.168.1.0/26 is directly connected, ethernet0C 192.168.1.0/26 is directly connected, ethernet07/29/20247/29/2024
56、3838Solution：192.168.1.105RA# show ip routeRA# show ip route192.168.1.0/24 is variably subnetted, 6 subnets, 3 masks192.168.1.0/24 is variably subnetted, 6 subnets, 3 masksC 192.168.1.96/30 is directly connected, serial1C 192.168.1.96/30 is directly connected, serial1C 192.168.1.100/30 is directly c
57、onnected, serial0C 192.168.1.100/30 is directly connected, serial0R 192.168.1.64/28 120/1 via 192.168.1.97, serial1R 192.168.1.64/28 120/1 via 192.168.1.97, serial1R 192.168.1.80/28 120/1 via 192.168.1.102, serial0R 192.168.1.80/28 120/1 via 192.168.1.102, serial0C 192.168.1.0/26 is directly connect
58、ed, ethernet0C 192.168.1.0/26 is directly connected, ethernet0没有匹配项，路由选择失败，发送没有匹配项，路由选择失败，发送没有匹配项，路由选择失败，发送没有匹配项，路由选择失败，发送ICMPICMP差错报文差错报文差错报文差错报文7/29/20247/29/20243939Example 2l l路由器路由器路由器路由器R1R1的路由表如下：的路由表如下：的路由表如下：的路由表如下：MaskMaskDestinationDestination Next Hop Next HopInterfaceInterface255.255.0.
59、0255.255.0.0110.70.0.0110.70.0.0 - -m0m0255.255.0.0255.255.0.0180.14.0.0180.14.0.0 - -m2m2255.255.0.0255.255.0.0190.17.0.0190.17.0.0 - -m1m1255.255.0.0255.255.0.0130.4.0.0130.4.0.0 190.17.6.5 190.17.6.5m1m1255.255.0.0255.255.0.0135.9.0.0135.9.0.0 190.17.6.5 190.17.6.5m1m1255.255.0.0255.255.0.0140.6.
60、0.0140.6.0.0 180.14.2.5 180.14.2.5m2m20.0.0.00.0.0.00.0.0.00.0.0.0 110.70.4.6 110.70.4.6m0m0根据以上路由表画出网络拓扑图。根据以上路由表画出网络拓扑图。根据以上路由表画出网络拓扑图。根据以上路由表画出网络拓扑图。7/29/20247/29/20244040SolutionMaskMask Destination DestinationNext HopNext Hop Interface Interface255.255.0.0255.255.0.0 110.70.0.0 110.70.0.0- - m0
61、 m0255.255.0.0255.255.0.0 180.14.0.0 180.14.0.0- - m2 m2255.255.0.0255.255.0.0 190.17.0.0 190.17.0.0- - m1 m1255.255.0.0255.255.0.0 130.4.0.0 130.4.0.0190.17.6.5190.17.6.5 m1 m1255.255.0.0255.255.0.0 135.9.0.0 135.9.0.0190.17.6.5190.17.6.5 m1 m1255.255.0.0255.255.0.0 140.6.0.0 140.6.0.0180.14.2.5180
62、.14.2.5 m2 m20.0.0.00.0.0.0 0.0.0.00.0.0.0110.70.4.6110.70.4.6 m0 m0130.4.0.0/16140.6.0.0/16因特网因特网的其余的其余部分部分190.17.0.0/16m1180.14.0.0/16m2110.70.0.0/16m0R1R16.56.52.52.54.64.6135.9.0.0/167/29/20247/29/20244141Chapter 5 Delivery, Forwarding, and Routing of IP Packets（IP分组交、转分组交、转发和路由选择）发和路由选择）l lConn
63、ectionl lDeliveryl lRouting methods (Forwarding)l lStatic vs. dynamic routingl lRouting table and routing modulel lClassless addressing: CIDR7/29/20247/29/20244242Classless Addressing: CIDRl lClassless Inter-Domain Routingl l无类别域间路由无类别域间路由无类别域间路由无类别域间路由l lA routing technology, not a routing protocol
64、A routing technology, not a routing protocoll lRFC 1518RFC 1518，RFC 1519RFC 1519l lFunction: Function: reduce the size of the routing reduce the size of the routing tabletablel l无类型编址核心思想是无类型编址核心思想是Variable-length blocks，如何减少路由表项呢？，如何减少路由表项呢？7/29/20247/29/20244343方法：分层路由和分地区路由选择方法：分层路由和分地区路由选择l lHie
65、rarchical Hierarchical routingrouting（分层路由选择）（分层路由选择）（分层路由选择）（分层路由选择）：遵循：遵循：遵循：遵循InternetInternet分层结构（国际分层结构（国际分层结构（国际分层结构（国际/ /国家国家国家国家ISPISP地区地区地区地区ISP ISP 本地本地本地本地ISP ISP 用户用户用户用户 ）l l本地本地本地本地ISPISP分配地址块分配地址块分配地址块分配地址块a.b.c.d/na.b.c.d/n，本地，本地，本地，本地ISPISP根据用户需根据用户需根据用户需根据用户需求进一步划分地址块，但是该求进一步划分地址块，
66、但是该求进一步划分地址块，但是该求进一步划分地址块，但是该ISPISP的所有用户都具有相的所有用户都具有相的所有用户都具有相的所有用户都具有相同的地址前缀同的地址前缀同的地址前缀同的地址前缀l l对于对于对于对于InternetInternet上的其他用户，不需要知道上的其他用户，不需要知道上的其他用户，不需要知道上的其他用户，不需要知道ISPISP内部地址内部地址内部地址内部地址块的划分，发往大地址块中的某个地址的分组，都应块的划分，发往大地址块中的某个地址的分组，都应块的划分，发往大地址块中的某个地址的分组，都应块的划分，发往大地址块中的某个地址的分组，都应该首先发送到该本地该首先发送到该
67、本地该首先发送到该本地该首先发送到该本地ISPISPl l结论：该本地结论：该本地结论：该本地结论：该本地ISPISP的所有用户，对于其他路由器只有的所有用户，对于其他路由器只有的所有用户，对于其他路由器只有的所有用户，对于其他路由器只有1 1条路由表项条路由表项条路由表项条路由表项l lgeographical routinggeographical routing（分地区路由选择）分地区路由选择）分地区路由选择）分地区路由选择）7/29/20247/29/20244444Route aggregation（路由聚合）（路由聚合）l l在采用无类型编址时，需要考虑采用在采用无类型编址时，需要
68、考虑采用Route aggregation（路由聚合）（路由聚合）l l路由聚合：将多个地址块聚合成一个大的路由聚合：将多个地址块聚合成一个大的地址块，从而减少路由表的表项数地址块，从而减少路由表的表项数7/29/20247/29/20244545Route Aggregation140.24.7.0/26140.24.7.64/26140.24.7.128/26140.24.7.192/26m0m1m2m3m4R1R2NetworkNetworkAddressAddressMaskMaskNext-hopNext-hopAddressAddressInterfaceInterface140.
69、24.7.0140.24.7.0/26/26- -m0m0140.24.7.64140.24.7.64/26/26- -m1m1140.24.7.128140.24.7.128/26/26- -m2m2140.24.7.192140.24.7.192/26/26- -m3m30.0.0.00.0.0.0/0/0Default Default gatewaygatewaym4m4NetworkNetworkAddressAddressMaskMaskNext-hopNext-hopAddressAddressInterfaceInterface140.24.7.0140.24.7.0/24/24
70、IPIPR1.m4R1.m4m0m00.0.0.00.0.0.0/0/0Default Default gatewaygatewaym4m4m0m4Internet中的路由器7/29/20247/29/20244646Route Aggregation202.4.5.0/24202.4.5.0/24202.4.4.0/24202.4.4.0/24202.4.5.0/24202.4.5.0/24202.4.4.0/24202.4.4.0/24R1R1R2R2R2R2R3R3I IR1R1I IR2R2I IR1R1I IR2R24 4：000001000000105 5：000001000000
71、10254254：111111111111110 00 01 10 01 14&254=44&254=45&254=45&254=4202.4.4.0202.4.4.0/23/23I IR2R2I IR1R1R1R1Network/MaskNetwork/MaskNext-hopNext-hop/24/24I IR2R2/24/24I IR2R2202.4.4.0202.4.4.0202.4.5.0202.4.5.07/29/20247/29/20244747聚合推论聚合推论l l在在R1上都通过上都通过同样的下一跳路由器同样的下一跳路由器，可以，可以有多种组网结构有多种组网结构l l如果把掩
72、码再向左缩小如果把掩码再向左缩小1 bit，则该表项能，则该表项能实现对实现对.4、.5、.6、.7四个网络的寻址，四个网络的寻址，条件是这四个网络的路径都通过同样的下条件是这四个网络的路径都通过同样的下一跳一跳l l如果把如果把连续连续的的IP地址块地址块合理地组织，可以合理地组织，可以在路由器中有效的合并选路项数在路由器中有效的合并选路项数l l默认路由项是容纳所有网络的路由默认路由项是容纳所有网络的路由这些地址块有什这些地址块有什这些地址块有什这些地址块有什么特征？么特征？么特征？么特征？7/29/20247/29/20244848最长掩码匹配最长掩码匹配140.24.7.0/26140
73、.24.7.64/26140.24.7.128/26140.24.7.192/26m0m1m2m3R1R2m0m2R3m0m2NetworkNetworkAddressAddressMaskMaskNext-hopNext-hopAddressAddressInterfaceInterface140.24.7.192140.24.7.192/26/26IPIPR3.m2R3.m2m1m1140.24.7.0140.24.7.0/24/24IPIPR1.m3R1.m3m1m10.0.0.00.0.0.0/0/0默认路由默认路由默认路由默认路由m4m4m1NetworkNetworkAddress
74、AddressMaskMaskNext-hopNext-hopAddressAddressInterfaceInterface140.24.7.0140.24.7.0/26/26- -m0m0140.24.7.64140.24.7.64/26/26- -m1m1140.24.7.128140.24.7.128/26/26- -m2m20.0.0.00.0.0.0/0/0默认路由默认路由默认路由默认路由m3m37/29/20247/29/20244949Routing Table Search Algorithmsl lClassfulClassful addressing addressing
75、l lThe routing table is divided into 3 parts based The routing table is divided into 3 parts based on class A, B, and Con class A, B, and Cl lEach address has self-contained information Each address has self-contained information that facilitates routing table searchingthat facilitates routing table
76、 searchingl lClassless addressingClassless addressingl lThe routing table is divided into 32 parts based The routing table is divided into 32 parts based on the size of prefixon the size of prefixl lThe simplest method: The simplest method: longest matchlongest match（最长匹配）（最长匹配）（最长匹配）（最长匹配）l lOther
77、methodsOther methods：tree, tree, trietrie（线索搜索）（线索搜索）（线索搜索）（线索搜索）, , 7/29/20247/29/20245050路由聚合实例路由聚合实例l l某公司的园区网覆盖了某公司的园区网覆盖了某公司的园区网覆盖了某公司的园区网覆盖了A A、B B两栋大楼，使用路由器两栋大楼，使用路由器两栋大楼，使用路由器两栋大楼，使用路由器R1R1、R2R2和和和和R3R3互联互联互联互联公司的各个部门子网。具体网络结构如下图所示：公司的各个部门子网。具体网络结构如下图所示：公司的各个部门子网。具体网络结构如下图所示：公司的各个部门子网。具体网络结构
78、如下图所示： A楼楼财务部部R2R1E0E0S0B楼楼R3E1A管理部管理部S0S1S0E0研研发部部工程部工程部路由器路由器交交换机机主机主机/服服务器器以太网以太网链路路点到点串行点到点串行链路路Bl l该公司园区网内部使用该公司园区网内部使用该公司园区网内部使用该公司园区网内部使用192.168.1.0/24192.168.1.0/24的的的的IPIP地址空间，采用地址空间，采用地址空间，采用地址空间，采用VLSMVLSM技术划分技术划分技术划分技术划分IPIP子网。子网。子网。子网。l l公司各部门中需要上网的主机和服务器数量，以及路由器公司各部门中需要上网的主机和服务器数量，以及路由
79、器公司各部门中需要上网的主机和服务器数量，以及路由器公司各部门中需要上网的主机和服务器数量，以及路由器R1R1、R2R2和和和和R3R3的串行接口的串行接口的串行接口的串行接口IPIP地址如下地址如下地址如下地址如下表所示：表所示：表所示：表所示：大楼大楼部门子网部门子网PC机数机数服务器数服务器数路由器路由器接口接口IP地址地址A楼楼财务部财务部85R1S0192.168.1.1管理部管理部151S1192.168.1.129B楼楼研发部研发部403R2S0192.168.1.2工程部工程部202R3S0192.168.1.1307/29/20247/29/20245151路由聚合实例路由聚
80、合实例l l根据题目条件，划分各部门子网根据题目条件，划分各部门子网l l要求：同一栋大楼内的各部门子网应尽可能聚合，要求：同一栋大楼内的各部门子网应尽可能聚合，要求：同一栋大楼内的各部门子网应尽可能聚合，要求：同一栋大楼内的各部门子网应尽可能聚合，其中其中其中其中A A楼内的子网必须聚合在楼内的子网必须聚合在楼内的子网必须聚合在楼内的子网必须聚合在192.168.1.0/26192.168.1.0/26 的范围内。的范围内。的范围内。的范围内。7/29/20247/29/20245252解题思路：确定超网块解题思路：确定超网块l l题目要求题目要求题目要求题目要求“ “同一栋同一栋同一栋同一
81、栋大楼内的各部门子网应尽可能大楼内的各部门子网应尽可能大楼内的各部门子网应尽可能大楼内的各部门子网应尽可能聚合聚合聚合聚合” ”l l地址块能够聚合的必要条件是：块地址要连续地址块能够聚合的必要条件是：块地址要连续地址块能够聚合的必要条件是：块地址要连续地址块能够聚合的必要条件是：块地址要连续l l同一栋楼内的网络地址属于同一个超网地址空间同一栋楼内的网络地址属于同一个超网地址空间同一栋楼内的网络地址属于同一个超网地址空间同一栋楼内的网络地址属于同一个超网地址空间l l所以，首先确定各个超网地址空间所以，首先确定各个超网地址空间所以，首先确定各个超网地址空间所以，首先确定各个超网地址空间l l
82、2 2栋楼栋楼栋楼栋楼2 2个地址块个地址块个地址块个地址块l l楼楼楼楼A A地址空间需求为地址空间需求为地址空间需求为地址空间需求为32+16+4=52 32+16+4=52 /26 /26l l楼楼楼楼B B地址空间需求为地址空间需求为地址空间需求为地址空间需求为64+32+4=100 64+32+4=100 /25 /25l l分配的地址块分配的地址块分配的地址块分配的地址块192.168.1.0/24192.168.1.0/24l l题目要求题目要求题目要求题目要求” ”A A楼内的子网必须聚合在楼内的子网必须聚合在楼内的子网必须聚合在楼内的子网必须聚合在192.168.1.0/26
83、192.168.1.0/26 的范围内的范围内的范围内的范围内” ”Address spaceAddress space：192.168.1.0/24192.168.1.0/24楼楼楼楼A A地址块：地址块：地址块：地址块：192.168.1.0/26192.168.1.0/26192.168.1.64/26192.168.1.64/26楼楼楼楼B B地址块：地址块：地址块：地址块：192.168.1.128/25192.168.1.128/257/29/20247/29/20245353解题思路：确定楼解题思路：确定楼A的子网的子网l l楼楼A地址空间为地址空间为192.168.1.0/26
84、Net1：19，MASK：/27Net2：16，MASK：/28Net6：4，MASK：/30A楼楼财务部部R2R1E0E0S0管理部管理部S0S1S0大楼大楼部门子网部门子网子网地址子网地址子网掩码子网掩码子网广播地址子网广播地址A楼楼财务部财务部192.168.1.16192.168.1.16255.255.255.240255.255.255.240192.168.1.31192.168.1.31管理部管理部192.168.1.32192.168.1.32255.255.255.224255.255.255.224192.168.1.63192.168.1.63路由器路由器接口接口IP地
85、址地址R1S0192.168.1.1S1192.168.1.129R2S0192.168.1.2Net5：4 MASK：/307/29/20247/29/20245454解题思路：确定楼解题思路：确定楼B的子网的子网l l楼楼B地址空间为地址空间为192.168.1.128/25Net3：46，MASK：/26Net4：25，MASK：/27Net5：4，MASK：/30S1S0B楼楼R3E1AE0研研发部部工程部工程部BB楼楼研发部研发部192.168.1.192192.168.1.192255.255.255.192255.255.255.192192.168.1.255192.168.1
86、.255工程部工程部192.168.1.160192.168.1.160255.255.255.224255.255.255.224192.168.1.191192.168.1.191路由器路由器接口接口IP地址地址R3S0192.168.1.1307/29/20247/29/20245555聚合应用聚合应用l l合理的合理的IP地址规划地址规划l l有效减少关键路由器选路表项，充分发挥路由有效减少关键路由器选路表项，充分发挥路由有效减少关键路由器选路表项，充分发挥路由有效减少关键路由器选路表项，充分发挥路由器的转发性能器的转发性能器的转发性能器的转发性能l l隐藏网络结构隐藏网络结构l l自
87、主管理网络边界使用路由器（即自主管理网络边界使用路由器（即自主管理网络边界使用路由器（即自主管理网络边界使用路由器（即R2R2）与外界）与外界）与外界）与外界相连，在不改变原有相连，在不改变原有相连，在不改变原有相连，在不改变原有IPIP地址范围的条件下，网地址范围的条件下，网地址范围的条件下，网地址范围的条件下，网络内部任意划分子网、改变拓扑结构等，都不络内部任意划分子网、改变拓扑结构等，都不络内部任意划分子网、改变拓扑结构等，都不络内部任意划分子网、改变拓扑结构等，都不会影响外部的路由器（即会影响外部的路由器（即会影响外部的路由器（即会影响外部的路由器（即R1R1）选路表项。）选路表项。）
88、选路表项。）选路表项。自主管理网络自主管理网络自主管理网络自主管理网络R1R1R2R27/29/20247/29/20245656Summary: Conceptl l交付、路由选择交付、路由选择l l面向连接、无连接协议面向连接、无连接协议l l直接交付、间接交付：地址映射直接交付、间接交付：地址映射l l路由表：作用、内容、查找规则路由表：作用、内容、查找规则l l路由类型路由类型l l网络拓扑：直连路由、非直连路由网络拓扑：直连路由、非直连路由网络拓扑：直连路由、非直连路由网络拓扑：直连路由、非直连路由l l目的范围：主机路由、网络路由、默认路由目的范围：主机路由、网络路由、默认路由目的
89、范围：主机路由、网络路由、默认路由目的范围：主机路由、网络路由、默认路由l l获得方式：静态路由、动态路由获得方式：静态路由、动态路由获得方式：静态路由、动态路由获得方式：静态路由、动态路由7/29/20247/29/20245757Summary: Applicationl l根据网络拓扑或分组的源、目的根据网络拓扑或分组的源、目的IP地址地址l l判断直接交付和间接交付判断直接交付和间接交付判断直接交付和间接交付判断直接交付和间接交付l l根据路由表根据路由表l l查找到达给定目的的路径查找到达给定目的的路径查找到达给定目的的路径查找到达给定目的的路径7/29/20247/29/20245
90、858To receive IP Packetsl lHostHostl lRouterRouter接收报文接收报文接收报文接收报文IP报文报文I I1 1I I2 2I I3 3dIP与与I1、I2、I3相符相符? ?丢弃丢弃dIP与与I1、I2、I3不符不符接收报文接收报文接收报文接收报文IP报文报文I I1 1I I2 2I I3 3dIP与与I1、I2、I3相符相符? ?dIP与与I1、I2、I3不符不符转发转发7/29/20247/29/20245959To Send IP Packets选路表选路表选路表选路表IPIP报文报文报文报文选路算法选路算法选路算法选路算法目的目的目的目的IPIP下一跳下一跳下一跳下一跳IPIPARPARP物理网物理网物理网物理网NI NI 接口接口接口接口直接投递直接投递直接投递直接投递 下一跳下一跳下一跳下一跳IPIP目的目的目的目的IPIP间接投递间接投递间接投递间接投递 下一跳下一跳下一跳下一跳IPIP中继中继中继中继IPIP发送报文发送报文发送报文发送报文目的物理地址目的物理地址目的物理地址目的物理地址IPIP报文报文报文报文7/29/20247/29/20246060
