转发和选路
转发:将报文从路由器的输入发送到合理的输出端口。
路由:决定报文从源到目的的路径。
每台路由器具有一张转发表。
存储转发分组交换实际应用:虚电路。
在虚电路中传输的报文携带有虚电路号而不是目的地址。
虚电路中有 3 个明显不同的阶段:
1. 虚电路建立
2. 数据传送
3. 虚电路的拆除
数据报方式特点
1.同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。
2.同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、 重复与丢失现象。
3.每个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址。
4.传输延迟较大。适用于突发性通信,不适用与长报文、会话式通信。
数据报方式在分组发送之前,发送方与接收方之间不需要预先建立连接。
虚电路方式在分组发送之前,需要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路。
虚电路和数据包的对比
路由器是一种具有多个输入输出端口,用于转发分组的专用计算机。
路由器的主要功能:
1.建立并维护路由表;
2.提供网络间的分组转发。
转发表是由路由表构成。
IPv4 数据报格式
网络层分组称为数据报。
2 各个域:版本域、协议域(上层)
2 个长度:首部长度
版本——占 4 位,指 IP 协议的版本;目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)。
协议(8 位)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议,以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程。
首部长度——占 4 位,可表示的最大数值, 15 个单位(一个单位为 4 字节),因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节。
总长度——占 16 位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为65535 字节。
区分服务——占 8 位,指示路由器如何处理数据,用来获得更好的服务。
在 IP 数据报的报头中,与一个数据报的分片、组装相关的域有标识域、标志域与片偏移域。
标识(identification)域
为一个数据报的所有片分配一个标识 ID 值;
标识(identification)占 16 位,它是一个计数器,用来产生数据报的标识。
标志(flags)域
表示接收结点是不是能对数据报分片;
标志(flag)占 3 位,目前只有前两位有意义。标志字段的最低位是 MF (More Fragment)。
MF=1 表示后面“还有分片”。MF=0 表示最后一个分片。标志字段中间的一位是 DF (Don't
Fragment) 。只有当 DF=0 时才允许分片。
片偏移(fragment offset)域
表示该分片在整个数据报中的相对位置;片偏移(12 位)指出:较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。
IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机(或路由器)分配一个在全世界范围是惟一的 32bit 的标识符。
网络中的每一个主机或路由器至少有一个 IP 地址;
IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>}
A 类地址的第一位为“0”
B 类地址的前两位为“10”
C 类地址的前三位为“110”
D 类地址的前四位为“1110”
E 类地址的前五位为“11110”
A 类 IP 地址
网络地址的最高位必须是“0”,可用的网络地址范围从 1.0.0.0 到 126.0.0.0。
可用的 A 类网络有 126 个,每个网络能容纳 1 亿多个主机。
B 类 IP 地址
网络地址的最高位必须是“10”,地址范围从 128.0.0.0 到 191.255.255.255。
可用的 B 类网络有 16382 个,每个网络能容纳 6 万多个主机。
C 类 IP 地址
网络地址的最高位必须是“110”。范围从 192.0.0.0 到 223.255.255.255。
C 类网络可达 209 万余个,每个网络能容纳 254 个主机。
直接广播地址
A 类、B 类与 C 类 IP 地址中主机号全 1 的地址为直接广播地址;
只能作为分组中的目的地址;
受限广播地址
网络号与主机号的 32 位全为 1 的地址为受限广播地址;
用来将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机;
分组将被本网的所有主机将接受该分组,路由器则阻挡该分组通过。
“这个网络上的特定主机”地址
网络号部分为全 0,主机号为确定的值;
这样的分组被限制在本网络内部。
回送地址
含网络号为 127 的分组不能出现在任何网络上
IP 地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口。
三级层次的 IP 地址是:网络号. 子网号. 主机号;
IP 地址 ::= {<网络号>, <子网号>, <主机号>}
从主机号借用若干个比特作为子网号 subnet-id,而主机号 host-id 也就相应减少了若干个比特。
子网掩码表示方法:网络号与子网号置 1,主机号置 0。
前面的 1 与网络号和子网号对应,后面的 0 与主机号对应。如前面的例子:
子网结构为: 10101010 00000101 ss xxxxxx xxxxxxxx
子网掩码为: 11111111 11111111 11 xxxxxx xxxxxxxx
写成十进制数为: 255.255.192.0
A 类、B 类和 C 类 IP 地址的默认子网掩码
子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。
【例 1】已知 IP 地址是 141.14.72.24,子网掩码是 255.255.192.0。试求网络地址。
子网号与主机号不允许全 0 和全 1
