第4章網(wǎng)絡(luò)層第三講第一頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》2本章主要內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)層概述IP地址子網(wǎng)與超網(wǎng)的基本概念I(lǐng)P分組交付與路由選擇協(xié)議Internet路由選擇協(xié)議IP協(xié)議ARP與RARP協(xié)議路由器與第三層交換設(shè)備第二頁(yè)，共36頁(yè)。IP協(xié)議與IP數(shù)據(jù)報(bào)IP協(xié)議特點(diǎn)不可靠、無(wú)連接，提供盡力服務(wù)（best-effort）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)向上層屏蔽底層物理網(wǎng)絡(luò)的差異第三頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》IP數(shù)據(jù)報(bào)格式IP數(shù)據(jù)報(bào)格式第四頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》地址解析Internet中數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程第五頁(yè)，共36頁(yè)。HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)通信的路徑H1→經(jīng)過(guò)R1轉(zhuǎn)發(fā)→再經(jīng)過(guò)R2轉(zhuǎn)發(fā)→H2查找路由表查找路由表Internet中數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程第六頁(yè)，共36頁(yè)。HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng)第七頁(yè)，共36頁(yè)。HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)從虛擬的IP層上看IP數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng)第八頁(yè)，共36頁(yè)。HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1到HA3從HA4到HA5從HA6到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)在鏈路上看MAC幀的流動(dòng)第九頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》為什么要地址解析數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要知道：物理地址與IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系結(jié)點(diǎn)初次加入系統(tǒng)時(shí)，其物理地址與IP地址的映射對(duì)其它結(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)是未知的主機(jī)更換網(wǎng)卡將改變物理地址與IP地址的映射主機(jī)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其物理地址沒(méi)變，但I(xiàn)P地址會(huì)改變。第十頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》地址解析分類(lèi)地址解析ARP：IP地址－>物理地址；反向地址解析RARP：物理地址－>IP地址。第十一頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》地址解析協(xié)議ARP的工作過(guò)程（1）查本地ARP緩存，找到則轉(zhuǎn)（6）（2）發(fā)送ARP請(qǐng)求報(bào)文，在ARP請(qǐng)求報(bào)文中寫(xiě)入本機(jī)的源IP，源物理地址，目的主機(jī)的IP地址，目的主機(jī)的物理地址置為0；（3）組幀發(fā)送ARP請(qǐng)求報(bào)文，幀的目的地址為廣播地址。（4）目的主機(jī)響應(yīng)，發(fā)ARP應(yīng)答報(bào)文，告知其物理地址（5）源主機(jī)將得到的物理地址與IP映射關(guān)系存入ARP緩存（6）組幀發(fā)送數(shù)據(jù)，幀的目的物理地址是目標(biāo)主機(jī)的物理地址第十二頁(yè)，共36頁(yè)。ARP響應(yīng)AYXBZ主機(jī)B向A發(fā)送ARP響應(yīng)分組主機(jī)A廣播發(fā)送ARP請(qǐng)求分組ARP請(qǐng)求ARP請(qǐng)求ARP請(qǐng)求ARP請(qǐng)求209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A我是209.0.0.5，硬件地址是00-00-C0-15-AD-18我想知道主機(jī)209.0.0.6的硬件地址我是209.0.0.6硬件地址是08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-18第十三頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》地址解析協(xié)議ARP的優(yōu)化采用ARP緩存機(jī)制在ARP請(qǐng)求中給出源主機(jī)的物理地址－IP映射接收的ARP請(qǐng)求（廣播發(fā)送）的主機(jī)將其中的物理地址－IP映射存入本機(jī)ARP緩存結(jié)點(diǎn)新加入時(shí)主動(dòng)廣播自己的物理地址－IP映射ARP攻擊與PacketGenerator第十四頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》反向地址解析協(xié)議RARP逆地址解析協(xié)議RARP使只知道自己硬件地址的主機(jī)能夠知道其IP地址。這種主機(jī)往往是無(wú)盤(pán)工作站。因此RARP協(xié)議目前已很少使用。第十五頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP為了提高IP數(shù)據(jù)報(bào)交付成功的機(jī)會(huì)，在網(wǎng)際層使用了因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)。ICMP允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常情況的報(bào)告。ICMP不是高層協(xié)議，而是IP層的協(xié)議。ICMP報(bào)文作為IP層數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報(bào)的首部，組成IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。第十六頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》ICMP報(bào)文的格式首部ICMP報(bào)文0數(shù)據(jù)部分檢驗(yàn)和類(lèi)型代碼（這4個(gè)字節(jié)取決于ICMP報(bào)文的類(lèi)型）81631IP數(shù)據(jù)報(bào)前4個(gè)字節(jié)都是一樣的ICMP的數(shù)據(jù)部分（長(zhǎng)度取決于類(lèi)型）第十七頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》ICMP報(bào)文ICMP報(bào)文的種類(lèi)ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文ICMP查詢(xún)報(bào)文第十八頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文共有5種目的不可達(dá)源站抑制超時(shí)參數(shù)問(wèn)題改變路由（重定向）

第十九頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》目的不可達(dá)網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)主機(jī)不可達(dá)協(xié)議不可達(dá)端口不可達(dá)源路由選擇不能完成目的網(wǎng)絡(luò)不可知目的主機(jī)不可知第二十頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》源站抑制源站抑制報(bào)文作用是進(jìn)行擁塞控制源站抑制局限：一對(duì)一通信很有效，但對(duì)多對(duì)一通信可能出問(wèn)題。第二十一頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》超時(shí)超時(shí)報(bào)文產(chǎn)生的兩種情況：TTL變?yōu)?分片計(jì)時(shí)器超時(shí)第二十二頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》參數(shù)問(wèn)題當(dāng)路由器或目標(biāo)主機(jī)檢測(cè)出報(bào)頭字段值不正確時(shí)就丟掉數(shù)據(jù)報(bào)并向源主機(jī)發(fā)送參數(shù)問(wèn)題報(bào)文。第二十三頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》改變路由路由器將改變路由報(bào)文發(fā)送給主機(jī)，讓主機(jī)知道下次應(yīng)該將數(shù)據(jù)發(fā)送給另外的路由器（可能是更好路由）。第二十四頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文內(nèi)容

首部IP數(shù)據(jù)報(bào)ICMP的前8字節(jié)裝入ICMP報(bào)文的IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)首部ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文8字節(jié)收到的IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)首部8字節(jié)ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)字段第二十五頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》ICMP查詢(xún)報(bào)文有四種

回送請(qǐng)求和回答報(bào)文時(shí)間戳請(qǐng)求和回答報(bào)文掩碼地址請(qǐng)求和回答報(bào)文路由器詢(xún)問(wèn)和通告報(bào)文第二十六頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》PING(PacketInterNetGroper)

PING用來(lái)測(cè)試兩個(gè)主機(jī)之間的連通性。PING使用了ICMP回送請(qǐng)求與回送回答報(bào)文。PING是應(yīng)用層直接使用網(wǎng)絡(luò)層ICMP的例子，它沒(méi)有通過(guò)運(yùn)輸層的TCP或UDP。

第二十七頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》IP多播與Internet組管理協(xié)議IP單播與多播IP單播第二十八頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》IP多播與Internet組管理協(xié)議IP單播與多播IP多播第二十九頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》IP多播IP多播使用D類(lèi)地址作為組地址，一個(gè)組代表了一個(gè)或多個(gè)發(fā)送者和一個(gè)或多個(gè)接收者的一個(gè)會(huì)話(huà)(session)。接收者用多播地址通知路由器，該主機(jī)希望加入或退出哪個(gè)多播組發(fā)送者使用多播地址發(fā)送分組，無(wú)需知道接收者的位置與狀態(tài)。路由器構(gòu)建一棵從發(fā)送者分支出去的多播傳遞樹(shù)。IP多播需要路由器的支持。第三十頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMPInternetGroupManagementProtocolIGMP是在多播環(huán)境下使用的協(xié)議，它位于網(wǎng)絡(luò)層。IGMP使用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳遞其報(bào)文（即IGMP報(bào)文加上IP首部構(gòu)成IP數(shù)據(jù)報(bào)），但它也向IP提供服務(wù)。第三十一頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》IGMP協(xié)議執(zhí)行過(guò)程

第一階段：當(dāng)某個(gè)主機(jī)加入新的多播組時(shí)，該主機(jī)應(yīng)向多播組的多播地址發(fā)送IGMP報(bào)文，聲明自己要成為該組的成員。本地的多播路由器收到IGMP報(bào)文后，將組成員關(guān)系轉(zhuǎn)發(fā)給因特網(wǎng)上的其他多播路由器。第三十二頁(yè)，共36頁(yè)。安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第二階段：因?yàn)榻M成員關(guān)系是動(dòng)態(tài)的，因此本地多播路由器要周期性地探詢(xún)本地局域網(wǎng)上的主機(jī)，以便知道這些主機(jī)是否還繼續(xù)是組的成員。只要對(duì)某個(gè)組有一個(gè)主機(jī)響應(yīng)，那么多播路由器就認(rèn)為這個(gè)組是活躍的。但一個(gè)組在經(jīng)過(guò)幾次的探詢(xún)后仍然沒(méi)有一個(gè)主機(jī)響應(yīng)，則不再將該組的成員關(guān)系轉(zhuǎn)發(fā)