[计算机硬件及网络]互联网及其应用2-2-广域和路由原理

IP地址
• 超网supernetting:
– CIDR－Classless InterDomain Routing: RFC1519 – 问题：
• C类网络很多200万个，路由表爆炸 • C类地址太小，而B类地址太大，并且很少(16382) • 抛弃类的边界，即超网，1992年提出
– ISP分配地址时给用户一组连续(2n ) C类地址，子网掩 码被扩展为允许描述多个网络组成的一个大的网络
--------------------------------------------------------
10001100.10110011.11000000.00000000 网地址
10001100.10110011.11011111.11111111 播地址
140.179.220.200 IP 255.255.224.000 子
ID是连续的 – A类地址：255.0.0.0，B类地址255.255.0.0，C
类地址255.255.255.0
IP地址
• 子网地址限制：
– 一个子网地址不能取全0或者全1 – 不允许采用1比特子网掩码ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10001100.10110011.11011100.11001000 地址
11111111.11111111.11100000.00000000 网掩码
第一部分 网络协议（七） 广域网技术和路由
局域网的限制
• 局域网的限制
– 数量：共享
– 距离：竞争
A
B
A
B
(a) A 在时刻 t 发送一帧
A
B
(b) A 发送的帧在时刻 t+d 到达 B
A
B
(c) B 在时刻 t+d 开始发送，与 A 的帧冲突 (d) B 和 A 冲突后的帧在时刻 t+2d 到达 A CSMA/CD 的冲突检测的最坏情况
IP地址
• 超网：
– 假设用户需要1000个IP地址，则分配4个C类
192.60.128.0 (11000000.00111100.10000000.00000000) Class C subnet address 192.60.129.0 (11000000.00111100.10000001.00000000) Class C subnet address 192.60.130.0 (11000000.00111100.10000010.00000000) Class C subnet address 192.60.131.0 (11000000.00111100.10000011.00000000) Class C subnet address -------------------------------------------------------192.60.128.0 (11000000.00111100.10000000.00000000) Supernetted Subnet address 255.255.252.0 (11111111.11111111.11111100.00000000) Subnet Mask 192.60.131.255 (11000000.00111100.10000011.11111111) Broadcast address 四个C类地址可以用：192.60.128.0, netmask 255.255.252.0来标识
广域网的机制
• 克服方法
• 包交换、交换机和路由器 • 存贮转发
– Store – forward
64 前导
48
48
目的地址 源地址
16 0~1500 字节 0~46 字节 32
类型
数据
填充 检验和
64 前导
(a) DIX 帧格式
48
48
16 0~1500 字节 0~46 字节 32
目的地址 源地址 长度
• 总长度：包括头部和用户数据，IP分组最长65535字节，但是实践中 很少会超过1500字节，常限制为576字节
• 标识、DF/MF/分段偏移：IP分段与重组 • TTL：初始为64，在每个路由器处减1，为0时丢弃 • 协议：高层协议（TCP：6；UDP：17〕 • 头部检验和：采用1的反码运算把16位字相加 • 源地址、目的地址： • IP选项：填充以保证32比特边界 • 用户数据：开始位置由IHL字段决定
数据
填充 检验和
(b) IEEE802.3 帧格式 图 3.3 以太网帧格式
包交换
• 包交换和介质共享 • 包交换的结构 • 包交换机接口和实现 • 包交换机间的互联
– 各种点到点通信方式
广域网构成
Next-hop转发
IP头部格式
• 版本：ipv4 • IHL：IP头部长度
– 32位组为单位 – IP头部最长60字节，最小20字节
– IP地址主机部分的一些比特作为子网号 – 只有本地路由器知道子网的存在 – 本地路由器通过子网掩码来截取子网号 – 三层层次结构：网络号＋子网ID＋主机ID
IP地址
• 子网掩码：标识哪些地址属于网络部分， 哪些地址属于主机部分：
– 主机部分对应的比特为0，其它为1 – 传统上子网掩码不会在0后再跟一个1，即子网
140.179.192.000 子 140.179.223.255 广
IP地址
• 子网：
– 如果子网掩码为n比特，则子网的个数为2n-2 – 如果主机部分为n比特，则子网中的主机数
为2n-2 – 对于上面的例子，140.179.0.0采用3比特作为子网ID，
则总共有6个子网，每个子网最多有2^13-2=8190个节 点，总个B类子网有49140个节点。而如果不划分子网， 则最多有2^16-2＝65534个节点
IP地址分类
IP地址范围
IP地址
• IP地址类：
– 两层的层次结构: network number + host id – 一个IP地址标识主机的一个接口，而不是一个主机 – 一个主机可能有两个或多个地址 – 两层三层层次结构：子网
IP地址
• 子网(subnetting)
– 多个物理网络（子网）共享一个IP网络地址空 间（常常为B类）
IP格式
0
4
8
16
19
24
31
版本
IHL
服务类型
总长度
生命期
标识
协议
DM FF
分段偏移 头部检验和
源IP地址
目的IP地址
IP选项（如果有）
填充
用户数据
…
IP分组格式
广域网地址
• 明确的格式 • 目的地址：在转发时，IP分组的源和目的地址不改变，只
是MAC地址改变
• 层次地址方案hierarchical addres scheme