第七章ip网技术

7.3 路由器与高速路由技术
1.路由器：
一类特殊的结点，具有多个物理接口、连接到多个网络上。
• 该结点同时属于它所连接的多个网络 • 对应于结点所连接的每一个网络，给该结点分配一个IP 地址 • 结点具有多少网络连接就拥有多少IP地址
7.3 路由器与高速路由技术
路由器的功能
• • • • 利用“最佳路径”将分组从一个网络转发到另一个网络 与其它路由器进行信息交换（各网络的位置、可达性等） 信息交换采用特定协议的来完成 路由协议也用于进行最佳路径的计算
网络ID 16位
主机ID 16位
B类
10
C类IP地址
▪ 一般用于校园网 ▪ 前24位代表网络号，后8位代表主机号 ▪ 网络地址的最高位“110” ▪ 地址范围：192.1.0.1 ～223.255.255.254 ▪ 一个C类地址最多联上254个主机
网络ID 24位 主机ID 8位
C类
110
▪
D类
IP地址是网络上的通信地址。一个IP地址是用来标识网络中的一 个通信实体，比如一台主机，或者是路由器的某一个端口。而在基于 IP协议网络中传输的数据包，也都必须使用IP地址来进行标识。
2、IP地址具有三大特性： A、唯一性 B、明确性 C、通用性
▪ 唯一性：在Internet上，每一台微机或是设备 每一个设备的IP地址就象我们的门牌一样都是 唯一仅有的； 网络号由因特网权力机构分配，目的是为了 保证网络地址的全球唯一性。主机地址由各个 网络的管理员统一分配。因此，网络地址的唯 一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址 的全球唯一性。
MPLS网络为具有一些共同特性的分组通过网络而选定的一条通 路，由入口的边缘交换路由器，一系列核心路由器和出口的边缘交 换路由器以及它们之间由标记所标识的逻辑信道组成。
标记分发协议LDP（Label Distribution Protocol）
MPLS的控制协议，用于LSR之间交换信息，完成LSP的建立、 维护和拆除等功能。
子网掩码的表示方法
1、IP地址 211.138.140.1 子网掩码 255.255.255.248 该子网中可用的IP地址 = （256-248）个-1个网络名-1个广播地址-网关 =5
一、利用子网数来计算
▪ 在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目， 以及每个子网内的所需主机数目。 1)将子网数目转化 为二进制来表示 2)取得该二进制的位数，为 N 3)取 得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的的前N 位置 1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。 ▪ 如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网： 1)27=11011 2)该二进制为五位数，N = 5 3)将B类 地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1， 得到 255.255.248.0 即为划分成 27个子网的B类IP 地址 168.195.0.0的子网掩码。
多协议标记交换（MPLS）技术
什么是MPLS
MPLS是利用标记进行数据转发的。当分组进入网络时，要为其分 配固定长度的短的标记并将标记与分组封装在一起，在整个转发过程中， 交换节点仅根据标记进行转发。
MPLS体系结构
LER
标记交换路径 LSP
IP
LER IP LABEL
LSR
IP LABEL
LSR
3、IP地址的格式 ▪ IP地址 = 网络号+主机号 ▪ IP地址有二进制格式和十进制格式 二进制：10000011，01101011， 00000011，00011000 十进制：211.138.140.129
2、IP地址的分类
为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址 的设计者将IP地址空间划分为A、B、C、D、E五个不同 的地址类别，其中A,B,C三类最为常用。
几个特殊的IP
▪ 网络ID不能是 127
– 127 预留做LOOPBACK使用
▪ 网络ID和主机ID不能是 255 （所有位全1） － 255 是广播地址 ▪ 网络ID和主机ID不能是0 (所有位全10) – O 是网段的网络地址 ▪ 主机ID在网段中是唯一的
私网IP地址
▪ 上面提到IP地址在全世界范围内唯一，看到这句话你可 能有这样的疑问，像192.168.0.1这样的地址在许多地 方都能看到，并不唯一，这是为何？Internet管理委员 会规定如下地址段为私有地址，私有地址可以自己组 网时用，但不能在Internet网上用，Internet网没有这 些地址的路由，有这些地址的计算机要上网必须转换 成为合法的IP地址,也称为公网地址。 ▪ 例如说我们有很多的公司，每个公司都可以命名相同 的部门，例如综合部，但对于外部，它只能用公司的 名称与外部进行业务联系。
二、利用主机数来计算
▪ 1)将主机数目转化为二进制来表示 2)如果主机数小于 或等于254（注意去掉保留的两个IP地址），则取得该 主机的二进制位数，为 N，这里肯定 N<8。如果大于 254，则 N>8，这就是说主机地址将占据不止8位。 3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址 位数全部置1，然后从后向前的将N位全部置为 0，即 为子网掩码值。 如欲将B类IP地址168.195.0.0划分 成若干子网，每个子网内有主机700台： 1) 700=1010111100 2)该二进制为十位数，N = 10 3)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全 部置 1，得到255.255.255.255 然后再从后向前将 后 10位置0,即为： 11111111.11111111.11111100.00000000 即 255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的 B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。
▪ 明确性：IP地址都是明确标识一台微机、路由 器的某个端口、网络上的一个机器。
▪ 通用性：在Internet上通信必须有一个32位的 二进制地址，采用这种32位(bit)的通用地址格 式，才能保证Internet网成为向全世界开放的、 可互操作的通信系统。它是全球认可的计算机 网络标识方法，通过这种方法，才能正确标识 信息的收与发。
▪ （5）应用层 ▪ 规定了应用程序怎样使用互联网。它包括远程 登录协议、文件传输协议、电子邮件协议、域 名服务协议以及Http协议等。
7.2.2 互联网的协议地址
一、IP地址的含义
1、IP地址的定义 2、IP地址的格式和分类
二、IP地址与物理地址 三、子网的划分
一、IP地址的含义
1、什么是IP地址，为什么要使用IP地址？
Hale Waihona Puke Baidu
▪ （3）互联网层（IP） ▪ 负责将数据报送到目的主机。包括： ▪ 处理来自传输层的分组发送请求，将分组装入 IP数据报，选择路径，然后将数据报发送到相 应数据线上； ▪ 处理接收的数据报，检查目的地址，若需要转 发，则选择发送路径转发，若目的地址为本节 点IP地址，则除去报头，将分组交送传输层处 理； ▪ 处理互联网路径、流控与拥塞问题。
A类IP地址
▪ 一般用于大型网络 ▪ 前一个八位代表网络号，后三个八位代表主机号 ▪ 地址范围为：1.0.0.1～126.255.255.254
网络ID 8位
主机ID 24位
A类
0
B类IP地址
▪ 一般用于各地区网管中心 ▪ 前2个八位代表网络号，后2个八位代表主机号 ▪ 网络地址的最高位“10” ▪ 地址范围：128.1.0.1 ～191.255.255.254
三、子网划分
▪ 把基于类的IP网络进一步分成更小的网络，是借助主 机部分划分并创建的。
子网掩码
▪ 子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于 同一子网络的根据。 最为简单的理解就是两台计算机各自的IP地址与子网掩 码进行AND运算后，如果得出的结果是相同的，则说明 这两台计算机是处于同一个子网络上的，可以进行直 接的通讯。
MPLS相关基本概念
第七章 IP网技术
7.1 互联网概述
定义：
互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、 客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结 果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成 一项工作、共同娱乐。一般讨论互联网时都是指用路由器进行 互连的互联网。
7.2.1 IP网协议的体系结构
国际上都采用TCP/IP体系的参考模型，如图7.2所示：
1. 物理层 2. 网络接口层 3. 互联网层 4. 传输层 5. 应用层
▪ (1)物理层 对应于低层网络的硬件和协议。 （2）网络接口层 它是TCP/IP的最低层，该层的协议提供了一 种数据传送的方法，将数据分成帧来传送，它 必须知道低层网络的细节，以便准确地格式化 传送的数据。该层执行的功能还包括将IP地址 映射为网络使用的物理地址。
C类地址
▪ TCP/IP规定，主机号全为"1"的网络地址用于广 播之用，叫做广播地址。所谓广播，指同时向 同一子网所有主机发送报文。
二、IP地址与物理地址
▪ IP地址是IP机器的虚拟身份，是逻辑地址。 ▪ 物理地址是网卡的序列号，是MAC地址。 ▪ IP地址是不能直接用来进行通信的。由IP地址到物理 地址的转换由地址解析协议（ARP）完成。而由物理地 址转换到IP地址使用RARP协议。由主机名字到IP地址 的转换用域名系统（DNS）。
一个网段的IP
▪ 一般来讲，一个网段的第一个IP地址是该网络的网络 号，最后一个IP地址作为该网络的广播地址 ▪ 例:211.138.140.1/30 地址范围:211.138.140.0~211.138.140.3 地址0为该网段的网络号(网络名),地址3作为该网络的广 播地址。 ▪ 广播只发生在同一个子网当中，不同的子网要互相通 信需要通过路由器来实现。
– 用于组播（点对多点） - 前4位bits为 1110
– 第1字节从 224 到 239
▪ E类
– 预留 – 前 5 位 bits 为 11110
4、网络地址
▪ TCP/IP协议规定，每一位全为"0"的网络号被解 释成"本"网络。由上可以看出：一、含网络号 127的分组不能出现在任何网络上；二、主机 和网关不能为该地址广播任何寻径信息。由以 上规定可以看出，主机号全"0"全"1"的地址在 TCP/IP协议中有特殊含义，一般不能用作一台 主机的有效地址。
LER
IP LSR
标记分布协议 LDP
LABEL
LER
标记分布协议 LDP
LSR
LER
标记分布协议 LDP
IP
LER LER
MPLS相关基本概念
标记交换路由器LSR（Label Switching Router）
o 边缘路由器LER（Label Edge Router） o 核心路由器LSR
标记交换路径LSP（Label Switching Path）
▪ 私网IP地址是为解决IP地址不足的问题 ▪ 私网IP地址不在广域网中广播 ▪ 下面是A、B、C类网络中的私有地址段。 你自己组网时就可以用这些地址了。
10.0.0.0 172.16.0.0 - 10.255.255.255 - 172.31.255.255 A类地址 B类地址
192.168.0.0 - 192.168.255.255
▪ （4）传输层 ▪ 主要功能是负责应用进程之间的端-端通信。该层中的 两个最主要的协议是传输控制协议（TCP）和用户数据 报协议（UDP）。 ▪ TCP协议是一种可靠的面向连接的协议，它允许将一台 主机的字节流无差错地传送到目的主机。TCP同时要完 成流量控制功能，协调收发双方的发送与接收速度， 达到正确传输的目的。 ▪ UDP是不可靠的无连接协议，它主要用于不要求分组 顺序到达的传输中，分组传输顺序检查与排序由应用 实现。
IP地址是路由器选路的依据：
• 选路：根据分组目的地址，寻找一条能将分组从信源主机转发 到目的主机的通路的过程 。 • 选路使用的数据结构是路由表（转发信息库 - FIB）。 • 结点具有多少网络连接就拥有多少IP地址
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
7.23.3 路由器组网特点 1. 网络的互连 (1) 地址映射 (2) 数据转换 (3) 路由选择 (4) 协议转换 2. 网络的隔离，提高安全性。 3. 流量的控制