TCPIP7
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只有一个网络接口的主机
指定唯一的R作默认路由器 指定唯一的 作默认路由器 只需两个路由表项， 只需两个路由表项，就能实现到所有网络的访问 R隐藏了除 隐藏了除Net1外的所有网络的路由细节 隐藏了除 外的所有网络的路由细节
目的网络 下一站 IP地址 mask 地址 地址 Net1 Mask1 直接投递 0.0.0.0 0.0.0.0 I1R
(I1,M1) (I2,M2) (I3,M3)
Iy
根据以上条件： IP到Ix ，Iy，Iz都能找出正确的出口
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Iz
IP地址分配和投递模型 地址分配和投递模型
IP实体
(I1,M1) 接口1 (I2,M2) 接口2 (I3,M3) 接口3
子网1
子网2
子网3 3
Ik∈ 子网 : 子网k Ik & Mk=子网k网号
Id 直接投递：目的地址在同一IP子网
Ig 间接投递：目的地址在不同IP
子网，交由网关Ig转接
Id
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IP投递的基本问题 投递的基本问题
如何判定目的地址在同一子网内？ 如何判定目的地址在同一子网内？
(I0,Msk)
Ix
(路由器 连接两个 子网时， 路由器 连接两个或多个以上IP子网时 判定？ 判定？即：
网络设置中的 Gateway参数
I1R Net1 202.115.12.38
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Internet
Windows系统的路由表 系统的路由表
电子科技大学—通信与信息工程学院
默认路由实例2 默认路由实例
默认路由器总是指向网络多的方向
大量的子网路由被一条默认路由替代，减少了表项 大量的子网路由被一条默认路由替代，
部分包含合并
若扩大子网A(减少掩码长度）成子网 ， 中除 中除A外包含子 若扩大子网 减少掩码长度）成子网S，S中除 外包含子 减少掩码长度 全在FIB中，但不满足前提条件， 网B，剩余部分 ，剩余部分R=(S-A-B)全在 全在 中 但不满足前提条件， 则可合并A和 为 ， 排列在 排列在R之后 则可合并 和B为S，S排列在 之后
疑问：是否有找不到匹配的 疑问：是否有找不到匹配的dIP
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默认路由(Default Route) 默认路由
考虑在FIB中增加一项 网络号 ，掩码 中增加一项(网络号 考虑在 中增加一项 网络号=0，掩码=0)
可与任意地址匹配 任何没有匹配的目的地址就会由该表项送出
FIB(Forward Information Base)
路由协议确定后续内容电子科技大学通信与信息工程学院只有一个网络接口的主机指定唯一的r作默认路由器只需两个路由表项就能实现到所有网络的访问r隐藏了除net1外的所有网络的路由细节net1internet1r目的网络下一站地址ip地址masknet1mask1直接投递000000001r网络设置中的gateway参数2021151238电子科技大学通信与信息工程学院windows电子科技大学通信与信息工程学院默认路由器总是指向网络多的方向大量的子网路由被一条默认路由替代减少了表项剩余的路由表项指向已知网络默认路由电子科技大学通信与信息工程学院转发表的表项需要按照特定的顺序排列默认路由总是能匹配任何地址只能最后使用主机路由实现唯一匹配必须先查找不按顺序查找结果几乎都是错误的查找转发表时都必须第一项开始顺序查找主机路由在最前面默认路由总是最后一条仅改变转发表项的顺序就能控制转发结果电子科技大学通信与信息工程学院考察如下情况一块ip地址
G1 1 A B 1 G2 2 C 2
G1和G2有关的转发表项 和 有关的转发表项
G1 FIB A 1 B 2 C 1 G2 FIB A 1 B 1 C 2
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转发表技术—子网表项的排列顺序 转发表技术 子网表项的排列顺序
利用
S=2.3.4.0 M=255.255.255.0
FIB(Forward Information Base)
目的子网 Mask 主机地址 全1 I1 M1 Ik A B C D E … 0 Mk MA MB MC MD ME … 0 Next Hop 出口 IG3 2 --1 --IG1 IG2 IG2 IG3 IG4 … IG2 k 1 1 1 2 k … 1 1 Net1 2 k Netk Neti
到Id的报文的投递算法： 若： Id & Mk = Ik & Mk (k=1,2,3) 从接口k送出: (Id，PDU) 否则： 选择某个网关Ig及相应接口y 从接口y送出: (Ig，PDU）
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IP 投递伪代码
SendPacket( IP_PDU *pdu) { IPADDR Id= pdu->dest; for(int i=0; i<MAX_IF;i++) { if(Intf[i].ip & Intf[i].msk == Ix & Intf[i].msk) { SendReq(Id,pdu); //-- to Interface i return; } } int k; IPADDR Ig = FindNextHop(Ix, &k); SendReq(Ig,pdu) ; // to interface k }
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IP地址分配模型的讨论 地址分配模型的讨论
如果 I1 & M1 = I2 & M2
接口1和接口 的子网连接将是怎么回事 接口 和接口2的子网连接将是怎么回事？ 和接口 的子网连接将是怎么回事？ 对报文的投递会有什么影响？ 对报文的投递会有什么影响？
根据以上分析
IP的接口对子网连接的有什么约束条件？ 的接口对子网连接的有什么约束条件？ 的接口对子网连接的有什么约束条件 同样，接口的IP地址分配有什么约束条件 地址分配有什么约束条件？ 同样，接口的 地址分配有什么约束条件？
IG2
IG3
D
IG4
E
A
B C
Windows系统的 配置 系统的IP配置 系统的
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主机路由
考虑在FIB中增加一项 网络号 主机地址，掩码 全1) 中增加一项(网络号 主机地址，掩码=全 考虑在 中增加一项 网络号=主机地址
仅能匹配一个地址 可以为该主机指定单独的路由
IG1
IG2
IG3
D
IG4
E
A
B C
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表驱动IP选路算法 表驱动 选路算法
规范化操作
typedef struct FIBEntry { U32 dNet; U32 Mask; U32 NHop; int Intf; }FIBEntry; EIBEntry FIBTable[N]; #define FIBTable FT IP_PDU PDU(dIP); int intf; U32 toIP; for(i=0;i<N;i++) { if(dIP & FT[i].Mask == FT[i].dNet &FT[i].Mask) { intf = FT[i].intf; if (FT[i].NHop == 0) toIP= dIP; else toIP = FT[i].NHop; } send(toIP,PDU) to intf; break; }
G1、G2将转发表改变成其中的一个 、 将转发表改变成其中的一个
能否正常转发 为什么能？为什么不能？ 为什么能？为什么不能？
G1 FIB or G2 FIB 2 S 1 B 2 B 2 S 1 S 1 C 2 or C 2 S 1 C 1 A 2
G1
B 1 G2
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转发表技术—子网表项的排列顺序 转发表技术 子网表项的排列顺序
剩余的路由表项指向已知网络
Internet
默认路由
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转发表技术
转发表的表项， 转发表的表项，需要按照特定的顺序排列
默认路由总是能匹配任何地址， 默认路由总是能匹配任何地址，只能最后使用 主机路由实现唯一匹配， 主机路由实现唯一匹配，必须先查找 不按顺序查找， 不按顺序查找，结果几乎都是错误的
查找转发表时，都必须第一项开始顺序查找 查找转发表时，
主机路由在最前面 默认路由总是最后一条
仅改变转发表项的顺序， 仅改变转发表项的顺序，就能控制转发结果
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转发表技术—子网表项的排列顺序 转发表技术 子网表项的排列顺序
考察如下情况
一块IP地址： 一块 地址：2.3.4.x mask=255.255.255.0 地址
FIB(Forward Information Base) 目的子网 Mask Next Hop 出口 I1 M1 0 1 Ik A B C D E … Mk MA MB MC MD ME … 0 IG1 IG2 IG2 IG3 IG4 … k 1 1 1 2 k …
Net1 1 2 k Netk Neti
指定该IP协议实体所在的 子网 指定该 协议实体所在的IP子网 协议实体所在的
协议的每个子网接口分配IP地址和掩码 为IP协议的每个子网接口分配 地址和掩码 协议的每个子网接口分配
指定IP协议同时在多个子网内 指定 协议同时在多个子网内
I1 & M 1 = Ix & M 1 I2 & M 2 = Iy & M 2 I3 & M 3 = Iz & M 3 I1 & M 1 ≠ I2 & M 2 ≠ I3 & M 3 Ix
第七章 IP数据报投递 数据报投递
IP数据报投递操作 数据报投递操作 Routed Protocol
1 引言
IP数据报的发送 转发过程 数据报的发送/转发过程 数据报的发送
IP-PDU = [Is,Id,DU] Is源地址，Id目的地址 源地址， 目的地址 源地址
IP
(Id,PDU)
IP
(Ig,PDU)
IG1
IG2
IG3
D 主机在B网内 主机在 网内
IG4
E
A
B C
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转发表的讨论
转发表保证了到各个目的地的IP报文的正确路由 转发表保证了到各个目的地的 报文的正确路由 转发表统一了各种路由的处理方式
网内路由、网间路由、默认路由、 网内路由、网间路由、默认路由、主机路由
转发表的内容
网内路由： 实体根据接口的 实体根据接口的IP地址设置 网内路由：IP实体根据接口的 地址设置 默认路由： 默认路由：人工设置 主机路由： 主机路由：人工设置 网间路由：路由协议确定(后续内容 后续内容) 网间路由：路由协议确定 后续内容
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默认路由实例1 默认路由实例
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表项合并
考察下面两种组网情况， 来说， 考察下面两种组网情况，对R1来说，有同样的选路表。 来说 有同样的选路表。 R1上对应的下面两个选路表具有完全相同的效果 上对应的下面两个选路表具有完全相同的效果
IP实体
(I1,M1) 接口1 (I2,M2) 接口2 (I3,M3) 接口3
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3 表驱动 选路 表驱动IP选路
基本思想
发送(包括直接投递和间接投递 统一， 将IP发送 包括直接投递和间接投递 统一，实现规范化操作 发送 包括直接投递和间接投递)统一 直连网络： 直连网络：Next Hop= 0； ；
目的子网 Mask I1 M1 Ik A B C D E … 0 Mk MA MB MC MD ME … 0 Next Hop 出口 0 1 0 IG1 IG2 IG2 IG3 IG4 … IG2 k 1 1 1 2 k … 1
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1 Net1
2
k Netk
Neti
IG1
如何判定I 在右子网， 在左子网？ 如何判定 x在右子网，而Iy在左子网？
都是直接连接的子网，不应该依赖路由算法来决定！ 都是直接连接的子网，不应该依赖路由算法来决定！
Iy
(I0,Msk)
Ix
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基本问题的解决方案
协议分配IP地址和掩码 为IP协议分配 地址和掩码 协议分配
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转发表技术—子网表项合并 转发表技术 子网表项合并
子网合并的原则
前提条件： 前提条件：具有相同出口的转发表项 全包含合并： 全包含合并：
若扩大子网A(减少掩码长度）成子网 ， 中除 外包含、 中除A外包含 若扩大子网 减少掩码长度）成子网S，S中除 外包含、 减少掩码长度 且仅包含子网B， 也在表项中且满足前提条件， 且仅包含子网 ，当B也在表项中且满足前提条件，则可 也在表项中且满足前提条件 用S取代 和B表项 取代A和 表项 取代
子网表项排列顺序
子网越小， 子网越小，排列顺序越靠前
掩码长度(‘1’bit)越长，排列位置越靠前 越长， 掩码长度 越长
子网表项合并
熟练运用二进制的特性和规律
给定任意子网地址N和掩码 给定任意子网地址 和掩码M 和掩码 当掩码长度增加1时 当掩码长度增加 时，从N中排除了那些地址 中排除了那些地址 当掩码长度减少1时 当掩码长度减少 时，子网又增加了哪些地址
子网表示： 子网表示：2.3.4.0，255.255.255.0(24bit) ，
分成了三个子网， 分成了三个子网，接在网关的两个接口上
A: 2.3.4.0，255.255.255.128 (25bit） ， ） B: 2.3.4.128，255.255.255.192 (26bit) ， C: 2.3.4.192, 255.255.255.192(26bit)
指定唯一的R作默认路由器 指定唯一的 作默认路由器 只需两个路由表项， 只需两个路由表项，就能实现到所有网络的访问 R隐藏了除 隐藏了除Net1外的所有网络的路由细节 隐藏了除 外的所有网络的路由细节
目的网络 下一站 IP地址 mask 地址 地址 Net1 Mask1 直接投递 0.0.0.0 0.0.0.0 I1R
(I1,M1) (I2,M2) (I3,M3)
Iy
根据以上条件： IP到Ix ，Iy，Iz都能找出正确的出口
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Iz
IP地址分配和投递模型 地址分配和投递模型
IP实体
(I1,M1) 接口1 (I2,M2) 接口2 (I3,M3) 接口3
子网1
子网2
子网3 3
Ik∈ 子网 : 子网k Ik & Mk=子网k网号
Id 直接投递：目的地址在同一IP子网
Ig 间接投递：目的地址在不同IP
子网，交由网关Ig转接
Id
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IP投递的基本问题 投递的基本问题
如何判定目的地址在同一子网内？ 如何判定目的地址在同一子网内？
(I0,Msk)
Ix
(路由器 连接两个 子网时， 路由器 连接两个或多个以上IP子网时 判定？ 判定？即：
网络设置中的 Gateway参数
I1R Net1 202.115.12.38
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Internet
Windows系统的路由表 系统的路由表
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默认路由实例2 默认路由实例
默认路由器总是指向网络多的方向
大量的子网路由被一条默认路由替代，减少了表项 大量的子网路由被一条默认路由替代，
部分包含合并
若扩大子网A(减少掩码长度）成子网 ， 中除 中除A外包含子 若扩大子网 减少掩码长度）成子网S，S中除 外包含子 减少掩码长度 全在FIB中，但不满足前提条件， 网B，剩余部分 ，剩余部分R=(S-A-B)全在 全在 中 但不满足前提条件， 则可合并A和 为 ， 排列在 排列在R之后 则可合并 和B为S，S排列在 之后
疑问：是否有找不到匹配的 疑问：是否有找不到匹配的dIP
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默认路由(Default Route) 默认路由
考虑在FIB中增加一项 网络号 ，掩码 中增加一项(网络号 考虑在 中增加一项 网络号=0，掩码=0)
可与任意地址匹配 任何没有匹配的目的地址就会由该表项送出
FIB(Forward Information Base)
路由协议确定后续内容电子科技大学通信与信息工程学院只有一个网络接口的主机指定唯一的r作默认路由器只需两个路由表项就能实现到所有网络的访问r隐藏了除net1外的所有网络的路由细节net1internet1r目的网络下一站地址ip地址masknet1mask1直接投递000000001r网络设置中的gateway参数2021151238电子科技大学通信与信息工程学院windows电子科技大学通信与信息工程学院默认路由器总是指向网络多的方向大量的子网路由被一条默认路由替代减少了表项剩余的路由表项指向已知网络默认路由电子科技大学通信与信息工程学院转发表的表项需要按照特定的顺序排列默认路由总是能匹配任何地址只能最后使用主机路由实现唯一匹配必须先查找不按顺序查找结果几乎都是错误的查找转发表时都必须第一项开始顺序查找主机路由在最前面默认路由总是最后一条仅改变转发表项的顺序就能控制转发结果电子科技大学通信与信息工程学院考察如下情况一块ip地址
G1 1 A B 1 G2 2 C 2
G1和G2有关的转发表项 和 有关的转发表项
G1 FIB A 1 B 2 C 1 G2 FIB A 1 B 1 C 2
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转发表技术—子网表项的排列顺序 转发表技术 子网表项的排列顺序
利用
S=2.3.4.0 M=255.255.255.0
FIB(Forward Information Base)
目的子网 Mask 主机地址 全1 I1 M1 Ik A B C D E … 0 Mk MA MB MC MD ME … 0 Next Hop 出口 IG3 2 --1 --IG1 IG2 IG2 IG3 IG4 … IG2 k 1 1 1 2 k … 1 1 Net1 2 k Netk Neti
到Id的报文的投递算法： 若： Id & Mk = Ik & Mk (k=1,2,3) 从接口k送出: (Id，PDU) 否则： 选择某个网关Ig及相应接口y 从接口y送出: (Ig，PDU）
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IP 投递伪代码
SendPacket( IP_PDU *pdu) { IPADDR Id= pdu->dest; for(int i=0; i<MAX_IF;i++) { if(Intf[i].ip & Intf[i].msk == Ix & Intf[i].msk) { SendReq(Id,pdu); //-- to Interface i return; } } int k; IPADDR Ig = FindNextHop(Ix, &k); SendReq(Ig,pdu) ; // to interface k }
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IP地址分配模型的讨论 地址分配模型的讨论
如果 I1 & M1 = I2 & M2
接口1和接口 的子网连接将是怎么回事 接口 和接口2的子网连接将是怎么回事？ 和接口 的子网连接将是怎么回事？ 对报文的投递会有什么影响？ 对报文的投递会有什么影响？
根据以上分析
IP的接口对子网连接的有什么约束条件？ 的接口对子网连接的有什么约束条件？ 的接口对子网连接的有什么约束条件 同样，接口的IP地址分配有什么约束条件 地址分配有什么约束条件？ 同样，接口的 地址分配有什么约束条件？
IG2
IG3
D
IG4
E
A
B C
Windows系统的 配置 系统的IP配置 系统的
电子科技大学—通信与信息工程学院
主机路由
考虑在FIB中增加一项 网络号 主机地址，掩码 全1) 中增加一项(网络号 主机地址，掩码=全 考虑在 中增加一项 网络号=主机地址
仅能匹配一个地址 可以为该主机指定单独的路由
IG1
IG2
IG3
D
IG4
E
A
B C
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表驱动IP选路算法 表驱动 选路算法
规范化操作
typedef struct FIBEntry { U32 dNet; U32 Mask; U32 NHop; int Intf; }FIBEntry; EIBEntry FIBTable[N]; #define FIBTable FT IP_PDU PDU(dIP); int intf; U32 toIP; for(i=0;i<N;i++) { if(dIP & FT[i].Mask == FT[i].dNet &FT[i].Mask) { intf = FT[i].intf; if (FT[i].NHop == 0) toIP= dIP; else toIP = FT[i].NHop; } send(toIP,PDU) to intf; break; }
G1、G2将转发表改变成其中的一个 、 将转发表改变成其中的一个
能否正常转发 为什么能？为什么不能？ 为什么能？为什么不能？
G1 FIB or G2 FIB 2 S 1 B 2 B 2 S 1 S 1 C 2 or C 2 S 1 C 1 A 2
G1
B 1 G2
电子科技大学—通信与信息工程学院
转发表技术—子网表项的排列顺序 转发表技术 子网表项的排列顺序
剩余的路由表项指向已知网络
Internet
默认路由
电子科技大学—通信与信息工程学院
转发表技术
转发表的表项， 转发表的表项，需要按照特定的顺序排列
默认路由总是能匹配任何地址， 默认路由总是能匹配任何地址，只能最后使用 主机路由实现唯一匹配， 主机路由实现唯一匹配，必须先查找 不按顺序查找， 不按顺序查找，结果几乎都是错误的
查找转发表时，都必须第一项开始顺序查找 查找转发表时，
主机路由在最前面 默认路由总是最后一条
仅改变转发表项的顺序， 仅改变转发表项的顺序，就能控制转发结果
电子科技大学—通信与信息工程学院
转发表技术—子网表项的排列顺序 转发表技术 子网表项的排列顺序
考察如下情况
一块IP地址： 一块 地址：2.3.4.x mask=255.255.255.0 地址
FIB(Forward Information Base) 目的子网 Mask Next Hop 出口 I1 M1 0 1 Ik A B C D E … Mk MA MB MC MD ME … 0 IG1 IG2 IG2 IG3 IG4 … k 1 1 1 2 k …
Net1 1 2 k Netk Neti
指定该IP协议实体所在的 子网 指定该 协议实体所在的IP子网 协议实体所在的
协议的每个子网接口分配IP地址和掩码 为IP协议的每个子网接口分配 地址和掩码 协议的每个子网接口分配
指定IP协议同时在多个子网内 指定 协议同时在多个子网内
I1 & M 1 = Ix & M 1 I2 & M 2 = Iy & M 2 I3 & M 3 = Iz & M 3 I1 & M 1 ≠ I2 & M 2 ≠ I3 & M 3 Ix
第七章 IP数据报投递 数据报投递
IP数据报投递操作 数据报投递操作 Routed Protocol
1 引言
IP数据报的发送 转发过程 数据报的发送/转发过程 数据报的发送
IP-PDU = [Is,Id,DU] Is源地址，Id目的地址 源地址， 目的地址 源地址
IP
(Id,PDU)
IP
(Ig,PDU)
IG1
IG2
IG3
D 主机在B网内 主机在 网内
IG4
E
A
B C
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转发表的讨论
转发表保证了到各个目的地的IP报文的正确路由 转发表保证了到各个目的地的 报文的正确路由 转发表统一了各种路由的处理方式
网内路由、网间路由、默认路由、 网内路由、网间路由、默认路由、主机路由
转发表的内容
网内路由： 实体根据接口的 实体根据接口的IP地址设置 网内路由：IP实体根据接口的 地址设置 默认路由： 默认路由：人工设置 主机路由： 主机路由：人工设置 网间路由：路由协议确定(后续内容 后续内容) 网间路由：路由协议确定 后续内容
电子科技大学—通信与信息工程学院
默认路由实例1 默认路由实例
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表项合并
考察下面两种组网情况， 来说， 考察下面两种组网情况，对R1来说，有同样的选路表。 来说 有同样的选路表。 R1上对应的下面两个选路表具有完全相同的效果 上对应的下面两个选路表具有完全相同的效果
IP实体
(I1,M1) 接口1 (I2,M2) 接口2 (I3,M3) 接口3
电子科技大学—通信与信息工程学院
3 表驱动 选路 表驱动IP选路
基本思想
发送(包括直接投递和间接投递 统一， 将IP发送 包括直接投递和间接投递 统一，实现规范化操作 发送 包括直接投递和间接投递)统一 直连网络： 直连网络：Next Hop= 0； ；
目的子网 Mask I1 M1 Ik A B C D E … 0 Mk MA MB MC MD ME … 0 Next Hop 出口 0 1 0 IG1 IG2 IG2 IG3 IG4 … IG2 k 1 1 1 2 k … 1
电子科技大学—通信与信息工程学院
1 Net1
2
k Netk
Neti
IG1
如何判定I 在右子网， 在左子网？ 如何判定 x在右子网，而Iy在左子网？
都是直接连接的子网，不应该依赖路由算法来决定！ 都是直接连接的子网，不应该依赖路由算法来决定！
Iy
(I0,Msk)
Ix
电子科技大学—通信与信息工程学院
基本问题的解决方案
协议分配IP地址和掩码 为IP协议分配 地址和掩码 协议分配
电子科技大学—通信与信息工程学院
转发表技术—子网表项合并 转发表技术 子网表项合并
子网合并的原则
前提条件： 前提条件：具有相同出口的转发表项 全包含合并： 全包含合并：
若扩大子网A(减少掩码长度）成子网 ， 中除 外包含、 中除A外包含 若扩大子网 减少掩码长度）成子网S，S中除 外包含、 减少掩码长度 且仅包含子网B， 也在表项中且满足前提条件， 且仅包含子网 ，当B也在表项中且满足前提条件，则可 也在表项中且满足前提条件 用S取代 和B表项 取代A和 表项 取代
子网表项排列顺序
子网越小， 子网越小，排列顺序越靠前
掩码长度(‘1’bit)越长，排列位置越靠前 越长， 掩码长度 越长
子网表项合并
熟练运用二进制的特性和规律
给定任意子网地址N和掩码 给定任意子网地址 和掩码M 和掩码 当掩码长度增加1时 当掩码长度增加 时，从N中排除了那些地址 中排除了那些地址 当掩码长度减少1时 当掩码长度减少 时，子网又增加了哪些地址
子网表示： 子网表示：2.3.4.0，255.255.255.0(24bit) ，
分成了三个子网， 分成了三个子网，接在网关的两个接口上
A: 2.3.4.0，255.255.255.128 (25bit） ， ） B: 2.3.4.128，255.255.255.192 (26bit) ， C: 2.3.4.192, 255.255.255.192(26bit)