1、2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,1,現代通信網,2012秋季專業(yè)課,主講 楊武軍 8688166348 通信工程系 通信與信息學院 西安郵電大學,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,2,第六章 Internet,6.1 Internet概述 6.2 協議與互連的原理 6.3 IP層 6.4 傳輸層 6.5 應用層 6.6 IPv6,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian Univ

2、ersity of Post and Telecommuniations,3,一 網絡層的服務和協議,一般網絡層的主要功能是實現主機到主機間的邏輯通信： 1）選路功能 2）轉發(fā)功能 3）差錯報告,傳輸層: TCP, UDP,數鏈層,物理層,網 絡 層,ARP protocol 地址映射,IP protocol 地址格式 數據報格式 分組處理規(guī)則,ICMP protocol 差錯報告 router “signaling”,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,4,網絡層的服務模式：best effo

3、rt,網絡層的服務模式：是指網絡在從源端到目的端轉發(fā)分組時，所提供信道的方式和服務模式的定義： 帶寬是否有保證？ 時延抖動是否限制？ 是否控制擁塞？ 是否保證有序傳輸？ 是否保證可靠傳輸？ IP采用盡力而為的服務模式 盡力而為的服務模式不保障 最大時延，重復，丟失，錯序。,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,5,網絡層服務模式：比較,下表是Internet、電路交換，ATM ABR服務模型的比較。,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and

4、 Telecommuniations,6,二 IPv4數據報的格式,20字節(jié),采用無連接的數據報服務模式：每一個數據報都包含選路轉發(fā)需要的全部信息。,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,7,版本號：指明數據報的IP協議版本，典型值4。 頭部長度：以32bit為單位的數據報頭部長度，通過它可知數據報中的數據部分從哪開始，典型值5。 服務類型：提供優(yōu)先級信息（時延，可靠性）。 總長度：以字節(jié)為單位的數據報總長度（含頭部）。實際很少超過1500字節(jié)，經常被限制在576字節(jié)以內。 標識符，標志，分片偏移

5、量主要用于分片 標識符：它是一個序號，與源地址，目的地址以及用戶協議一起唯一識別一個數據報。 標志：目前只定義了2個bit，DF（Dont Fragment）為真，則禁止分片；MF（more fragment)為假表示為原數據報中最后的一個數據報片。 分片偏移量：以64bit為單位，指出該片在原數據報中的位置。,DF,MF,參數的含義,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,8,生存期TTL：路由器每處理一個數據報，必須將其TTL值減1，當TTL0時則丟棄分組。 協議：指明目的端傳送層的協議類別。

6、TCP = 6, ICMP = 1, UDP = 17 頭部校驗和：該值在每一個路由器上都要進行從新計算和生成。 源和目地地址：32bit的地址，指明主機和其所在網絡的位置。 可選項：允許IP頭部被擴展，但出于性能上的考慮，目前很少使用，IPV6中則完全取消。,參數的含義,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,9,三 IP分組的分片:Fragmentation,每個網絡都有自己的MTU（ Maximum Transmission Unit ）。 信源無法預先獲知所有中間網絡的MTU。 IP解決方案

7、：分片,host,host,router,router,MTU = 4000,MTU = 1500,MTU = 2000,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,10,Reassembly,在哪兒重裝？ 目的節(jié)點還是路由器？ 目的節(jié)點 避免大分組被重復多次分片 假如丟失了一片，則丟棄整個分組 中間節(jié)點重裝的潛在問題 很難確定需要多少重裝緩沖區(qū) 數據報網絡路徑改變帶來的風險 多條路徑的并存 網絡狀態(tài)的變化,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post an

8、d Telecommuniations,11,與分片相關的字段,Length IP分片的長度 Identification 與其它分片進行匹配 Flags Dont fragment flag More fragments flag Fragment offset 本分片在整個分組中的位置 以64bit為計數單位 (13 bit長),2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,12,IP分片 例1,host,router,MTU = 4000,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian Uni

9、versity of Post and Telecommuniations,13,IP 分片例2,router,router,MTU = 2000,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,14,IP分片例3,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,15,IP 重裝-目的端,由于分片到達的順序可能是亂的 因此最后一個分片到達前，很難確分組的實際長度。 有些分片可能重復 只保留一個拷貝 某些分片可能丟失 丟棄

10、整個分組,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,16,分片和重裝的背后,展示了許多Internet設計的基本原則 Decentralized 每個網絡獨立選擇 MTU Connectionless 每個 (fragment of) 分組包含 全部的選路信息。 每個分片在網中獨立地選路和處理 Best effort 目的地可以放棄重裝 假如重裝失敗，無需通知發(fā)送方 Complex endpoints and simple routers 在目的地重裝。,2020/8/27,Yang Wu-Jun,x

11、ian University of Post and Telecommuniations,17,思考：,當前Internet如何控制分片的有害性？,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,18,四 IPv4編址方式,IP 地址在網絡層上屏蔽了異種網絡之間物理地址的差異，利于網間通信的實現。 IP地址：32bit,由網絡部分和主機部分組成，其中高階bit標識網絡部分（網絡前綴），低階bit標識主機部分。 接口（Interface）：主機/路由器與物理鏈路連接器。 典型的一個路由器有多個接口，主機通常有

12、一個接口，而一個IP地址只能用來唯一地標識一個接口。 “全0”代表“本”， “全1”代表“全部”。 點分十進制表示法：,223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001,223,1,1,1,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,19,IP子網,172.16.2.1,172.16.3.10,172.16.12.12,10.1.1.1,10.250.8.11,10.180.30.118,172.16,12,12,Network,Host,.,.,172.1

13、6.2.1,10.6.24.2,Fei_1/1,Fei_1/2,路由器每個端口連接一個IP子網，同一個子網要求接口具備相同網絡前綴。,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,20,IPv4分類編址,Network ID,Host ID,Network ID,Host ID,8,16,Class A,32,0,Class B,10,Class C,110,Multicast Addresses,Class D,1110,Reserved for experiments,Class E,1111,24,

14、總共l IP 地址空間: 4 billion Class A: 128 networks, 16M hosts， 0.0.0.0 127.255.255.255 Class B: 16K networks, 64K hosts ，128.0.0.0 191.255.255.255 Class C: 2M networks, 256 hosts， 192.0.0.0223.255.255.255,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,21,特殊IP地址與專用IP地址,用于廣播，也稱定向廣播，需要指定

15、目標網絡,主機地址全1,用于指定網絡本身，稱之為網絡地址或者網絡號,主機地址全0,指本地節(jié)點(一般為127.0.0.1)，用于測試網卡及TCP/IP軟件,網絡127.0.0.0,用途,地址,RFC1918中規(guī)定如下地址是私有地址： 一個A類地址10.0.0.0， 16個B類地址172.16.0.0172.31.0.0， 256個C類地址192.168.0.0192.168.255.0,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,22,如何獲取網絡地址？,機構通常從其ISP處獲取IP地址。ISP會從已分配

16、給他的更大的地址塊中為用戶提供一塊地址空間. ISP本身則從全球型的權威地址管理機構ICANN獲取地址（Internet Corporation for Assign Names and Numbers). Regional Internet Registries (RIRs) ARIN (North America, Southern Africa), APNIC (Asia-Pacific), RIPE (Europe, Northern Africa), LACNIC (South America) ICANN同時負責管理DNS根服務器，分配域名，解決域名紛爭問題。 主機如何獲取IP地址

17、? Hard-coded by system admin in a file DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,23,Subnet 編址 RFC917 (1984),原始分類地址優(yōu)缺點 地址的前綴部分說明的地址的類型，也就說明的地址的網絡部分長度。 選路只需要根據地址前綴部分進行即可。 例如128.2.11.43，代表一個B類地址，因此可確定網絡前綴為128.2，路由器只需要根據128.2選路轉發(fā)分組即可。 網

18、絡前綴的長度固定（8/16/24). 路由表過大 C類地址有2百萬之多。,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,24,Subnet 編址 RFC917 (1984),子網地址的需求背景 Class A 也用于關閉一個連接,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,79,BGP 選路策略1：控制通告,A,B,C是 provider networks X,W,Y 是 客戶網絡 (of provider net

19、works) X 是一個Multistub網絡: 連到兩個不同的提供商網絡 假如X 不想轉發(fā)B，C之間的流量，如何做？ . 簡單的方法是： X 除自身的前綴外，不向B和C廣播任何目的地路由消息。,2020/8/27,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,80,BGP 選路策略2：策略選路,Figure 4.5,-,BGPnew,: a simple BGP scenario,A,B,C,W,X,Y,圖例,customer,network:,provider,network,A 通告 B 路徑 AW B 通告 X 路徑 BAW 問題： B 是否通告 C 路徑BAW? No way!假如W和C都不是B的客戶，則 B 根本無發(fā)從轉發(fā)CBAW路由上的