路由选择的基本知识一

路由选择的基本知识
高明 信电学院
2019/10/8
1
第1章 TCP/IP回顾
2019/10/8
2
本章主题
• TCP/IP协议层 • IP包头 • IPv4地址 • 地址解析协议ARP • Internet控制消息协议ICMP • 主机到主机层
2019/10/8
3
1.1 TCP/IP协议层
2019/10/8
– 硬件地址长度：指定数据链路标识符的长度， 单位是字节，MAC地址长度为6
– 协议地址长度：指定网络层地址的长度，单位 为字节，IPv4地址长度为4
– 操作：指明一个数据包是ARP请求（1）还是 ARP响应（2）。
– 最后20个字节是发送者和目标机的数据链路标
识符和IPv4地址。
2019/10/8
2019/10/8
37
1.6 主机到主机层
两种服务：TCP和UDP
2019/10/8
38
1.6.1 TCP
• 提供可靠地、面向连接的服务
• TCP看似一条点到点的连接，实际上这条 连接并不存在
• TCP使用3种机制在无连接服务之上实现面 向连接的服务
– 序列号对包进行标记 – 确认、校验和定时器提供可靠性
20
1.3 IPv4地址
• 点分式表达
2019/10/8
21
1.3.1 首个八位组字节规则
• 三类地址
2019/10/8
22
1.3.2 地址掩码
• 如何确定网络地址
– 1对应IPv4地址的网络位，0对应主机位 – IPv4地址和地址掩码的每一位上执行逻辑“与”
操作
• 3类IPv4的标准地址掩码
– 窗口机制调整数据包的流量，减少因接收方缓 冲区满而造成的数据包丢失
2019/10/8
39
• 报文格式
1.6.1 TCP
2019/10/8
40
1.6.1 TCP
• 源地址和目的地址
– 32位
• 可选项，长度可变，常见可选项如下
– 松散源路由选择 – 严格源路由选择 – 记录路由 – 时间戳
2019/10/8
16
待续
2019/10/8
17
续
2019/10/8
18
2019/10/8
19
1.2 IP包头
• 填充
– 在可选字段添加0来补足32位
2019/10/8
• 标识符
– 16位，通常与标记字段和分段偏移一起用于数 据包的分段。
• 标记字段
– 3位，第1位不使用，第2位为DF，第3位为MF
2019/10/8
10
1.2 IP包头
2019/10/8
11
2019/10/8
12
2019/10/8
13
1.2 IP包头
• 分段偏移量
– 13位，以8字节为单位
29
1.4.1 代理ARP
• 也叫混杂ARP,被路由器作为向主机表明自 身可用的一种手段
– 应用1：欺骗本地主机，将主机的数据包都送 往路由器
– 应用2：实现子网划分的透明性
2019/10/8
30
1.4.1 代理ARP
2019/10/8
31
1.4.2 无故ARP
• 主机使用自己的IPv4地址作为目标地址发 送ARP请求，称为无故ARP
• 用途
– 用于检查重复地址 – 用于通告一个新的数据链路标识符。一台设备
收到ARP请求会更新自己已存的ARP表项。 – 运行HSRP（热备份路由器协议）的路由器从
其它路由变为主路由器，会发出一个无故ARP
2019/10/8
32
1.4.3 反向ARP（RARP）
• 通常用于无盘工作站
2019/10/8
• 生存时间
– 8位，以秒为单位，没经过1跳减1，常见初始 值为15和32，建议的缺省值为64。
• 协议
– 8位，它给出了主机到主机层或传输层协议的 “地址”或协议号，协议字段指定了数据包中 信息的类型
2019/10/8
14
2019/10/8
15
1.2 IP包头
• 包头校验和
– 针对IP包头的纠错字段，不计算被封装的数据
33
• 报文格式
1.5 ICMP
2019/10/8
34
1.5 ICMP
• 类型字段和代码字段
2019/10/8
35
2019/10/8
36
1.5 ICMP
• 3种路由相关的重要的ICMP类型
– 路由器通告和路由选择：类型9和10，用于 ICMP路由器发现协议
– 重定向：类型5，被路由器用于通知主机去往 指定目标的网关，是数据链路上的另一台路由 器。
4
1.2 IP包头
2019/10/8
5
• 版本
1.2 IP包头
2019/10/8
6
• 版本
1.2 IP包头
2019/10/8
7
1.2 IP包头
• 包头长度
– 以4字节为单位，最小20字节，最大60字节
• 服务类型
2019/10/8
8
2019/10/8
9
1.2 IP包头
• 总长度
– 16位，以字节为单位，最大65535字节
2019/10/8
25
1.3.6 子网掩码的故障诊断
• 给定一个主机地址和掩码时，需要确定地址所属 子网
– 步骤1：写出子网掩码的二进制形式
– 步骤2：IPv4地址的二进制形式
– 步骤3：标识子网位
– 步骤4：写出网络位和子网位，设置主机位为0，得到 子网地址
– 步骤5：写出网络位和子网位，设置主机位为1，得到 本子网的广播地址
2019/10/8
24
1.3.4 子网规划
• 公式2n-2用于计算一个主网地址下可用的子 网数和子网内可用的主机数
– n表示子网位数
– 2表示减去全0和全1
• 子网划分步骤
– 步骤1：确定子网数和每个子网内的主机数
– 步骤2：用2n-2确定子网位数和主机位数
– 步骤3：确定子网地址
– 步骤4：写出所有的主机位组合，并转化成点 分十进制
– 步骤6：位于子网地址和广播地址之间的所有地址都是 合法的
2019/10/8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ26
1.4 地址解析协议（ARP）
• ARP报文格式
2019/10/8
27
1.4 地址解析协议（ARP）
• ARP报文格式
– 硬件类型
2019/10/8
28
1.4 地址解析协议（ARP）
• ARP报文格式
– 协议类型：指定发送者映射到数据链路标识符 的网络层协议的类型；IP对应0x0800
2019/10/8
23
1.3.3 子网和子网掩码
• 引入子网的原因
– A、B、C类的方式，导致地址浪费严重
– 充分使用主机地址空间，可以增加可分配给数 据链路的地址数量
• 子网化后的IPv4地址包括3部分：网络部分、 子网部分和主机部分。
• 地址掩码现在变为子网掩码
• 注意
– 有类的路由协议不能区分全0和全1子网