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1、第四章 網路層通訊協定Network Layer Protocols网路层通讯协定Protocol StackPhysical LayerNetwork LayerData Link LayerTransport LayerApplication Layer网路层通讯协定網路層的特色底層可以連結數種不同介質的網路。底層不同的網路介質可以透過網路層傳輸協定互相連結。Internet的主要定址層網路層的位址(Address)為階層式(Hierarchical)定義，鄰近的節點往往具有相似的網路層位址prefix。可以依照網路層位址找到節點的所在位置。鏈結層(Data Link Layer)的位址為
2、平面式(flat)，位址與實際的地域位置(Location)大多無相關。無法依照鏈結層位址找到節點所在的位置。网路层通讯协定網路層的主要功能Routing:決定封包(packet)適當的傳輸路徑。Routing Algorithms:計算傳輸路徑的演算法。Switching:將封包轉送至適當的出口埠。Call Setup:在傳送資料前建立整條傳輸路徑。協助通訊的兩端在資料(Data Flow)真正開始傳送之前建立連線(example: TCP 3-way handshaking, ATM)。网路层通讯协定Service ModelService Model:描述傳送端與接收端之間資料傳輸的特性
3、，如:封包是否照著傳輸順序到達接收端(in the order)?傳送的間距與接收的間距是否相同(jitter)?壅塞時的處理方法(congestion)?封包是否會在傳輸過程中遺失(loss-free)?网路层通讯协定Virtual CircuitVC 的生命週期主要有三個部分:VC Setup:傳送端告知網路接收端的位址，由網路層依照傳送端以及接收端的位址開始建立VC。Data Transfer: 開始傳送資料。Virtual-Circuit teardown: 結束資料傳送並且釋放之前建立的VC。傳輸層的連線與網路層VC的重要差異:傳輸層連線為End-To-End的連線，中間的route
4、r不必紀錄連線狀態。VC: 中間的router必須紀錄現有的VC狀態(state)。网路层通讯协定Virtual Circuit每個封包都包含VC identifier而不是目的地位址(Destination)。Signaling Message:用來建立或是結束VC。Signaling Protocol:交換signaling message的協定。1. Initiate call2. incoming call3. Accept call4. Call connected5. Data flow begins6. Receive dataPhysicalData LinkNetworkTr
5、ansportApplicationPhysicalData LinkNetworkTransportApplication网路层通讯协定Datagram Network每個封包傳送時都含有接收端的位址(address)，不需要先行建立path，router查詢routing table決定出口埠。Routing table可以動態改變同一個資料流(flow)的封包不一定會依照相同路徑傳送。同一個資料流的封包不一定依照傳送順序到達。1. Send data2. Receive dataPhysicalData LinkNetworkTransportApplicationPhysicalDat
6、a LinkNetworkTransportApplication网路层通讯协定Network Service ModelNetworkArchitectureInternetATMATMATMATMServiceModelbest effortCBRVBRABRUBRBandwidthnoneconstantrateguaranteedrateguaranteed minimumnoneLossnoyesyesnonoOrdernoyesyesyesyesTimingnoyesyesnonoCongestionfeedbackno (inferredvia loss)nocongestion
7、nocongestionyesnoGuarantees ?网路层通讯协定Network Service ModelBest-Effort: 不保證封包傳送的時間，接收時不保證順序正確，不保證不會遺失。CBR (Constant bit rate): ATM service model中適合即時性以及穩定輸出量的資料流。可以保證延遲、封包遺失率小於某特定值。UBR (Unspecified bit rate): 僅比Best-Effort的傳送方式多了保證順序正確的特性。ABR (available bit rate): 保證最少的傳輸量(MCR, Minimum Cell Transmissi
8、on)具有告知傳送端網路有壅塞的情形發生，必須調整MCR以及PCR (Peak Cell Rate)VBR (Variable bit rate).网路层通讯协定RoutingRouting: 尋找一條適當的路徑，將封包從傳送端傳遞到接收端。如圖: A, B, C, D, E, F為router，由實體連線互相連結。每條實體連線都會因為傳輸延遲、壅塞的情況賦予一個cost值。Good Path: 一般是指cost累加最小的路徑，但是也有可能因為實際需求的不同而有不同的定義。AEDCBF2213112535网路层通讯协定Routing Algorithm的分類Routing Algorithm可
9、依照兩方面來分類:Router所蒐集的資訊範圍(Global or decentralized)Route是靜態(static)還是動態(dynamic)變化Global or decentralized information:Global: 每個router都知道整個網路的狀態及拓樸(Topology)，如”Link State” algorithms.Decentralized: router只知道與鄰近節點的位址以及連線的cost。利用router間交換這些資訊，可以計算出完整的routing table。如”distance vector” algorithms.网路层通讯协定Lin
10、k-State Algorithm (Global)Link-State Algorithm的特色：每個router都擁有相同且完整網路拓樸及cost的資訊。Example: Dijkstras Algorithm初始條件：以本身為起始點，設定相鄰的節點的cost值，無直接連結的節點cost設定為無限大。替換條件：選擇最小cost的節點作為下一個起始點，不斷更新(比原來cost小)鄰近的節點所具有的cost值。終結條件：執行替換條件到鄰近的節點所具有的cost值都不需要在更新時，計算完成。网路层通讯协定Dijkstras Algorithm符號定義：C(i,j):節點i到節點j的cost，若i
11、, j 不相鄰，此值為無限大。D(v):目前從起始點到v的最少cost(可能會被更新)。p(v):從起始點到v的前一個點(predecessor node)。N: 已經確定與起始點最短路徑的所有點所成的集合(set)。网路层通讯协定Dijkstras Algorithm (Example)Step012345start NAADADEADEBADEBCADEBCFD(B),p(B)2,A2,A2,AD(C),p(C)5,A4,D3,E3,ED(D),p(D)1,AD(E),p(E)infinity2,DD(F),p(F)infinityinfinity4,E4,E4,EAEDCBF221311
12、2535网路层通讯协定Dijkstras Algorithm1 Initialization: 2 N = A 3 for all nodes v 4 if v adjacent to A 5 then D(v) = c(A,v) 6 else D(v) = infty 7 8 Loop 9 find w not in N such that D(w) is a minimum 10 add w to N 11 update D(v) for all v adjacent to w and not in N: 12 D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) ) 13 /*
13、 new cost to v is either old cost to v or known 14 shortest path cost to w plus cost from w to v */ 15 until all nodes in N 网路层通讯协定Dijkstras Algorithm: 時間複雜度Dijkstras Algorithm的計算時間複雜度(Time Complexity)：假設共有n個節點。需要n*(n+1)/2次比較:O(n2)网路层通讯协定Distance Vector Algorithm (decentralized)Distance Vector Algor
14、ithm的特色：反覆交換訊息(iterative)。非對稱性(asynchronous)。分散式(distributed)。Router只需要知道最佳路徑的next hop即可傳送。distance table是用來計算route的主要資料結構。Table中的每個element的定義如下：D (Y,Z)Xdistance from X toY, via Z as next hopc(X,Z) + min D (Y,w)Zw=网路层通讯协定Distance Vector Algorithm: Distance TableAEDCB781212D ()ABCDA1764B148911D5542Ec
15、ost to destination viadestinationD (C,D)Ec(E,D) + min D (C,w)Dw= 2+2 = 4D (A,D)Ec(E,D) + min D (A,w)Dw= 2+3 = 5D (A,B)Ec(E,B) + min D (A,w)Bw= 8+6 = 14loop!网路层通讯协定Distance Vector Algorithm: Distance Table - Routing TableRouter可以依照distance table找出具有到某個目的節點最少cost的next- hop。依照next-hop就可以知道routing table
16、。 ABCD A,1D,5D,4D,4Outgoing link to use, costdestinationRouting table网路层通讯协定Distance Vector Algorithm重新交換訊息的原因：週遭的Link-cost改變。鄰近的router告知到某節點的的最少cost改變。運作的流程圖如右：wait for (change in local link cost of msg from neighbor)recompute distance tableif least cost path to any dest has changed, notify neighbo
17、rs 网路层通讯协定Distance Vector Algorithm1 Initialization: 2 for all adjacent nodes v: 3 D (*,v) = infty /* the * operator means for all rows */ 4 D (v,v) = c(X,v) 5 for all destinations, y 6 send min D (y,w) to each neighbor /* w over all Xs neighbors */ 网路层通讯协定8 loop 9 wait (until I see a link cost chan
18、ge to neighbor V 10 or until I receive update from neighbor V) 11 12 if (c(X,V) changes by d) 13 /* change cost to all dests via neighbor v by d */ 14 /* note: d could be positive or negative */ 15 for all destinations y: D (y,V) = D (y,V) + d 16 17 else if (update received from V wrt destination Y)
19、 18 /* shortest path from V to some Y has changed */ 19 /* V has sent a new value for its min DV(Y,w) */ 20 /* call this received new value is newval */ 21 for the single destination y: D (Y,V) = c(X,V) + newval 22 23 if we have a new min D (Y,w)for any destination Y 24 send new value of min D (Y,w)
20、 to all neighbors 25 26 forever 网路层通讯协定Distance Vector AlgorithmXZ127Y网路层通讯协定Distance Vector AlgorithmXZ127YD (Y,Z)Xc(X,Z) + min D (Y,w)w=7+1 = 8ZD (Z,Y)Xc(X,Y) + min D (Z,w)w=2+1 = 3Y网路层通讯协定Distance Vector: link cost changesalgorithmterminatesY偵測到與X的連線cost減少(Good news travel fast)。Y修改自己的distance ta
21、ble。如果這條路徑在least cost上，必須通知鄰近的router。XZ1450Y1网路层通讯协定Distance Vector: link cost changesY偵測到與X的連線cost增加bad news travels slow: 防止“count to infinity” 。XZ1450Y60algorithmcontinueson!网路层通讯协定Distance Vector: Poison reverseZ經過Y到達X，通知Y經過Z到達X的cost為無限大(本身的distance table仍要紀錄真實的值)。當X, Y之間連線的cost值變大，Z就不會再透過Y連到X，而
22、是直接連結。此時Z告知Y到達X的cost為50。可以避免”count to infinity”。XZ1450Y60algorithmterminates网路层通讯协定Hierarchical Routing在龐大的網際網路中，往往不只有一種routing protocol，原因為Scale: 當連結的網路變大，每個router的routing table就會擴張的很迅速，因此必須要想辦法減少routing table所佔的記憶體空間。Administrative autonomy: 某些單位可能希望自己所管理的網域採用某種routing protocol，與外界無關。在同一個AS (Auton
23、omous System)中的router採用相同的routing protocol。Gateway router: AS對外連結的router，對內跑intra-AS routing protocol，對外則跑inter-system routing protocol。网路层通讯协定Intra-AS and Inter-AS routingA、B、C為三個不同的AS。必須由Gateway router連結。inter-AS, intra-AS routing in gateway A.cnetwork layerlink layerabbaaCABdA.aA.cC.bB.acbc网路层通讯协
24、定Intra-AS and Inter-AS routingHost h2abbaaCABdcA.aA.cC.bB.acbHosth1Intra-AS routingwithin AS AInter-AS routingbetween A and BIntra-AS routingwithin AS B网路层通讯协定網路層通訊協定routingtableRouting protocolspath selectionRIP, OSPF, BGPIP protocoladdressing conventionsdatagram formatpacket handling conventionsIC
25、MP protocolerror reportingrouter “signaling”Transport layer: TCP, UDPLink layerphysical layerNetworklayer网路层通讯协定IP addressingIP address:由32bits所組成，用來辨識在網際網路上主機(Host)或介面(Interface)的數值。Router上通常有多個介面，一個主機上也允許有多個介面，每個介面具有各自的IP address。223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1
26、.3.2223.1.3.1223.1.3.27223.1.1.1 = 11011111 00223111LAN网路层通讯协定IP addressingIP address由兩個部分組成：Network part:較高位(High order part)的位元用來辨識網域。Host Part (Interface part):較低位(Low order part)的位元用來辨識主機。何謂一個網域(Network)?IP address具有相同高位位元(Network Part)的介面所成的統稱。這些介面彼此互相連接而不透過router (Layer-3 Device)。网路层通讯协定IP add
27、ressing網路遮罩(Network Mask): 用來判斷IP位址中的Network Part以及Host Part。Example: 223.1.1.4/24，代表左邊24個位元是Network part，剩下的8位元是host part。IP網路位址可以依照前面若干個位元來區分是屬於哪個class (A, B, C, D)。0networkhost10networkhost110networkhost1110multicast addressABCDclass1.0.0.0 to127.255.255.255128.0.0.0 to191.255.255.255192.0.0.0 to
28、223.255.255.255224.0.0.0 to239.255.255.25532 bits网路层通讯协定IP addressing如果完全依照class來分配IP位址，可能無法有效的利用IP位址(空著很多IP並未使用)。CIDR: Classless InterDomain RoutingIP位址的Network part長度並未固定，可以依照Network Mask來決定Network part的長度。11001000 00010111 0 00000000networkparthostpart200.23.16.0/23网路层通讯协定IP addressing如何取得一個IP?經過
29、人工設定，將IP位址寫入設定檔中。Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP): 啟動後與鄰近的DHCP伺服器取得IP。利用DHCP取得IP的步驟：客戶端廣播(broadcast) DHCP Discovery的訊息。DHCP伺服器用DHCP Offer訊息告知客戶端有伺服器存在。客戶端送出DHCP Request的訊息要求取得IP。DHCP伺服器送回DHCP Ack的訊息夾帶派發的IP位址。网路层通讯协定IP addressing利用網路遮罩(Network Mask)可以將取得的一段IP再度分割成更小段的子網路(sub-network)。“Send
30、me anythingwith addresses beginning 200.23.16.0/20”200.23.16.0/23200.23.18.0/23200.23.30.0/23Fly-By-Night-ISPOrganization 0Organization 7InternetOrganization 1ISPs-R-Us“Send me anythingwith addresses beginning 199.31.0.0/16”200.23.20.0/23Organization 2.网路层通讯协定IP addressingICANN: Internet Corporation
31、 for Assigned Names and Numbers.分配IP位址。管理root DNS。分派Domain Name。要申請IP位址網段必須要向ICANN申請。网路层通讯协定傳送IP封包的過程封包(Layer-3 packet)內容並未改變。傳送時依靠封包標頭(Header)內的目的地IP位置以及Routing table決定出口埠。223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABEDest. Net. next router Nhops223.1
32、.1 1223.1.2 223.1.1.4 2223.1.3 223.1.1.4 2miscfieldssourceIP addrdestIP addrdata网路层通讯协定傳送IP封包的過程A要送封包到B，封包內容如上。A與B直接連線(Layer-2)。A利用子網路遮罩判斷B跟本身屬於同一個子網路。鏈結層會直接將此封包給B。223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4 223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABEDest. Net. next router Nhops223.1.1 1223.
33、1.2 223.1.1.4 2223.1.3 223.1.1.4 2miscfields223.1.1.1 223.1.1.3 data网路层通讯协定傳送IP封包的過程A要傳送封包給E，內容如上。利用子網路遮罩判斷，A與E並沒有在同一個子網路上，並未直接連線。A將此訊息(用鏈結層frame包裝)傳送給router (223.1.1.4)，封包(Layer-3)內容不變。Router查詢routing table後發現目的地E所屬的子網路在223.1.2.9的埠。Router將封包轉送(用鏈結層的frame包裝)至E所屬的子網路。E收到這個封包。223.1.1.1223.1.1.2223.1.1
34、.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABEDest. Net. next router Nhops223.1.1 1223.1.2 223.1.1.4 2223.1.3 223.1.1.4 2miscfields223.1.1.1 223.1.2.3 data网路层通讯协定傳送IP封包的過程223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABE network rou
35、ter Nhops interface223.1.1 - 1 223.1.1.4 223.1.2 - 1 223.1.2.9223.1.3 - 1 223.1.3.27 Dest. nextRouting table如右：网路层通讯协定IP封包格式verlength32 bitsdata (variable length,typically a TCP or UDP segment)16-bit identifierInternet checksumtime tolive32 bit source IP addressIP protocol versionnumberheader length
36、 (bytes)max numberremaining hops(decremented at each router)forfragmentation/reassemblytotal datagramlength (bytes)upper layer protocolto deliver payload tohead.lentype ofservice“type” of data flgsfragment offsetupper layer32 bit destination IP addressOptions (if any)E.g. timestamp,record routetaken
37、, pecifylist of routers to visit.网路层通讯协定IP封包切割與重組MTU (Maximum Transfer Unit): 表示Link-Layer所能夠傳送封包的最大長度(會因不同的Link-Layer而有不同的MTU)。IP封包的切割：在傳送過程中將一個封包切割(fragmentation)為若干個小封包。在接收端接收到以後利用Header中的identifier重新組合(reassembly)。fragmentation: in: one large datagramout: 3 smaller datagramsreassembly网路层通讯协定IP封包
38、切割與重組ID=xoffset=0fragflag=0length=4000ID=xoffset=0fragflag=1length=1500ID=xoffset=1480fragflag=1length=1500ID=xoffset=2960fragflag=0length=1040One large datagram becomesseveral smaller datagrams4040=4000+2*Header長度网路层通讯协定ICMP: Internet Control Message ProtocolICMP是用來讓Host、Router以及Gateway交換網路層訊息的通訊協定
39、。Error reporting: unreachable host, network, protocol.Echo request/reply: ping.ICMP訊息是利用IP封包傳送。Type Code description0 0 echo reply (ping)3 0 dest. network unreachable3 1 dest host unreachable3 2 dest protocol unreachable3 3 dest port unreachable3 6 dest network unknown3 7 dest host unknown4 0 source
40、 quench (congestion control - not used)8 0 echo request (ping)9 0 route advertisement10 0 router discovery11 0 TTL expired12 0 bad IP header网路层通讯协定Routing in the Internet網際網路由數個AS (Autonomous System)互相連結所組成。考慮AS的routing：Intra AS: 管理者可以自由選擇在所屬AS內的Routing Protocol。Inter AS: 必須與外界跑相同的Routing Protocol。网
41、路层通讯协定Internet AS HierarchyIntra-AS border (exterior gateway) routersInter-AS interior (gateway) routers网路层通讯协定Intra-AS RoutingIGP: Interior Gateway Protocols。一般常見的IGP:RIP: Routing Information Protocol.OSPF: Open Shortest Path First.IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco proprietary)网路层通讯协定R
42、IP (Routing Information Protocol)採用”Distance Vector Algorithm”RFC 1058(version 1), RFC 1723(version 2)所紀錄的路徑長度最多通過15個hop。透過每三十秒傳送的RIP response message與相鄰的router交換routing table，也稱作RIP advertisement。每次利用RIP advertisement交換routing table最多可包含25個destination network.网路层通讯协定RIP (Routing Information Protoco
43、l)Destination Network Next Router Num. of hops to dest. wA2yB2 zB7x-1.wxyzACDBRouting table in D网路层通讯协定RIP處理連結(Link)變化的方式如果超過180秒沒有聽到定期的廣播，則RIP就會認為此條路徑已經不復存在(與Neighbor斷線)。經過這個neighbor的路徑已經不在。傳送新的advertisement給其他neighbor。如果neighbor的routing table有所更動，就會再度傳送出去。可以透過這種方式將連結變化傳送到整個網路。設定Max Hop=15的目的是避免Cou
44、nt-To-Infinity。网路层通讯协定管理RIP的Routing Table利用在應用層執行的process routed來管理RIP routing table。(daemon)定期傳送UDP封包(advertisement)，routed再依照封包的內容修改本身的routing table。网路层通讯协定RIP Table的範例第一行為Loop-Back。具有三個介面192.168.2.5、193.55.114.6、192.168.3.5。第五行為IP multicast。最後一行表示在表中查詢不到的IP就送往193.55.114.129。 Destination Gateway F
45、lags Ref Use Interface - - - - - - 127.0.0.1 127.0.0.1 UH 0 26492 lo0 192.168.2. 192.168.2.5 U 2 13 fa0 193.55.114. 193.55.114.6 U 3 58503 le0 192.168.3. 192.168.3.5 U 2 25 qaa0 224.0.0.0 193.55.114.6 U 3 0 le0 default 193.55.114.129 UG 0 143454 Router: giroflee.eurocom.fr网路层通讯协定OSPF (Open Shortest
46、Path First)OSPF: RFC 2178 (Version 2)OSPF是一種Link-State Algorithm，每個router都知道整個AS的拓樸(Topology)狀況。Flooding:每個router必須要將本身與哪些neighbor相鄰的訊息傳送到整個AS。Security:所有router間交換的訊息需要被認可(authenticated)，防止錯誤的訊息影響到正常的routing table。Multiple same-cost paths: 到達某目的地可能有多重路徑(相同cost)可以選擇。网路层通讯协定OSPF (Open Shortest Path Fi
47、rst)可以依照IP Header中不同的TOS計算出不同的路徑。Multicast OSPF (MOSPF, RFC 1584): 利用原有的OSPF資料再加上新的link-state advertisement。Hierarchical OSPF：分成兩層：Local area, backbone。Area border routers:收集本身所在area內的資訊，並告知其他Area border routers。Backbone routers: 採用OSPF，僅收集backbone的資訊。Boundary routers: 連結其他AS的router。网路层通讯协定Hierarchi
48、cal OSPF网路层通讯协定IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol):一種改進RIP的Distance Vector Algorithm。計算path cost時不僅以hop數為cost，也考量： 延遲(Delay)頻寬(Bandwidth)可靠度(Reliability)負載(load)网路层通讯协定Inter-AS routing网路层通讯协定Internet inter-AS routing: BGPBGP: Border Gateway Prot
49、ocol.Path Vector Protocol:與Distance Vector相似。Mechanism: router告知neighbor通往某個目的地的path (sequence of ASs)。Policy:管理者決定是否將這個path加入routing table。Ex：Gateway X告知neighbor從X到達Z的路徑如下：Path (X,Z) = X, Y1, Y2, Y3,Z网路层通讯协定Internet inter-AS routing: BGP考慮X將到Z的path告知W的各種情況:W可能因為下列原因不採用X所提供的路徑：Cost較高。不欲通過競爭性的AS。避免產生
50、Loop。如果W採用了X所提供的路徑：Path (W,Z) = W, Path (X,Z)X本身也可以透過控制advertisement的方式做出一些管理的決策：X不希望別的封包透過X到達Z不廣播有關於Z的Path。网路层通讯协定Internet inter-AS routing: BGPBGP的透過TCP作訊息交換。BGP message的種類：OPEN: 與對方建立TCP連線並且確認Sender。UPDATE: 廣播新的path，或是取消舊的path。KEEPALIVE: 目的是維持TCP連線(可能一段時間沒有UPDATE訊息)，也用來產生OPEN的ACKs。NOTIFICATION:回報
51、上述的訊息所產生的錯誤或是關閉連線。网路层通讯协定Intra- 與 Inter-AS routing的不同Policy:Inter-AS: AS的管理者需要Policy來控制是否讓其他AS的封包通過。Intra-AS: 單一管理者。Scale:利用Hierarchy的方式可以減少routing table的大小，也減少update的流量。Performance:Intra-AS: 在乎performance。Inter-AS: policy的重要性勝於performance的重要性。网路层通讯协定Router ArchitectureRouter的主要兩個功能：與其他router溝通(rout
52、ing protocol)交換封包到適當的出口(outgoing link)网路层通讯协定Input PortDecentralized Switching依照封包的dest欄位決定要往哪個output port傳送。當封包流入的速度比處理的速度快，就儲存在queue中等待處理。Physical layer:bit-level receptionData link layer:e.g., Ethernetsee chapter 5网路层通讯协定Input Port Queuing當封包流入的總和比交換switch的速度快封包會被儲存在input queue等待交換。Head-of-the-Li
53、ne (HOL) blocking: 在等待交換的封包影響後來的封包進行交換 (queue的特性)。网路层通讯协定Switch fabrics的三種類型网路层通讯协定透過記憶體(Memory)作交換第一代router:CPU將封包複製到記憶體中瓶頸是在記憶體存取的速度。InputPortOutputPortMemorySystem Bus現代的router:放置在input port的前端處理器負責將封包複製到記憶體。Ex: Cisco Catalyst 8500系列网路层通讯协定透過BUS作交換封包從input port的記憶體透過共享的bus轉換到output的記憶體中。Bus conte
54、ntion:交換的瓶頸在於BUS的頻寬。Ex: Cisco 1900, 1Gbps。网路层通讯协定透過Interconnection Network作交換可以避免bus所造成的瓶頸。Banyan networks.進階的設計(Keshav 1998)將不同長度的封包切割成等大小的cell，等到output port後再重新組合。Example: Cisco 12000网路层通讯协定Output Ports當封包處理的速率大於output port的傳輸速率時，必須將封包儲存在output buffer中。Scheduling discipline: 從queue中選擇封包傳送。网路层通讯协定O
55、utput port queuing當封包進入output buffer的速率大於link傳輸的速率時。Output buffer overflow會造成封包遺失网路层通讯协定IPv6推動IPv6的動機：預估在2008年的時候現有的32bits IP位址將會被分配完畢。希望能設計更容易/快速作交換處理的header。希望header內含QoS的欄位。支援anycast:在若干個server中尋找最適當的server。IPv6封包格式：Header固定為40bytes。不允許分割网路层通讯协定IPv6 packet formatPriority：紀錄優先權的欄位(traffic class)。F
56、low label: 辨別這個封包是屬於哪個flow。Payload length: 紀錄data的長度。Next header：用來分辨上層的通訊協定。Hop limit: 通訊時最多通過幾個節點。每過一個節點就減一，當router發現此欄位的值為零時，就會剔除(discard)這個封包。网路层通讯协定IPv6 packet format與IPv4不同處：Checksum: 為了增加處理速度所以不再加上checksum的欄位。Options: 在標準header中並沒有規定此欄位，但可以透過Next-header的欄位來表示。ICMPv6 (RFC 2463)增加新的訊息種類，如：”Pack
57、et Too Big”或”unrecognized IPv6 options”。 管理multicast group的功能。网路层通讯协定從IPv4轉換到IPv6面臨的困難：世界上的router不可能同時更新至IPv6的版本。如何讓IPv4與IPv6共存？解決的方法：Dual Stack: 某些router可以接收不同版本的封包，並且轉換成適當的版本格式傳送出去。Tunneling: 利用IPv4作穿隧的技術，將IPv6的封包包含在IPv4封包的payload中。网路层通讯协定Dual Stack Approach网路层通讯协定TunnelingIPv6 inside IPv4 where n
58、eeded网路层通讯协定&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZ
59、r$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F
60、7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUm
61、Xp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6
62、I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlW
63、o#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D
64、4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYqx+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZ
65、q$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F
66、7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq
67、!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6
68、I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s
69、&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8
70、KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaPhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%
71、u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3aMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNf
72、QiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*
73、x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUm!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C网路层通讯协定
