計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第9講

網(wǎng)際協(xié)議IP及其配套協(xié)議

各種應(yīng)用層協(xié)議

應(yīng)用層

(TELNET,FTP,SMTP等)

運(yùn)輸層TCP,UDP

ICMPIGMP

網(wǎng)際層IP

RARP||ARP

網(wǎng)絡(luò)接口層與各種網(wǎng)絡(luò)接口

物理硬件

路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的步驟

■先按所要找的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id

把目的網(wǎng)絡(luò)找到。

■當(dāng)分組到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)后，再利用主機(jī)號(hào)

host-id將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)。

■按照整數(shù)字節(jié)劃分net-id字段和host-id

字段，就可以使路由器在收到一個(gè)分組時(shí)

能夠更快地將地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)提取出來(lái)。

在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。

圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id1.3

TI

222.1.1.

fljLA4222.1.5.

222.1.3.

I

LAN

N3222.1.8.2

222.1.2.

222.1.5.N2222.15

04

IR3222.1.4.%.

\222.1.3,2B

互聯(lián)網(wǎng)Jfl

在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。

圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-idL3

04

flj

.I

\22214.2B

互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址

.1.1.2

222.1.1.

fll

LAN3

222.1.3$222.1.3,在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的

al1

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。

222.1圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id

222.1.3』

I

o-r-O"-----------

\B

互聯(lián)網(wǎng)

在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。

圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id

-2213.2J

互聯(lián)網(wǎng)

路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。

路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)

不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址。

\B

|1

互聯(lián)網(wǎng)

路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。

路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)

不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址。

[22213.2222JA1.B

|1

互聯(lián)網(wǎng)

路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。

路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)

不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址。

LAN「

222.1.1.

fll

LAN3222.1.5.

222.1.3$

222.1.3.：

alLAN

N3222.1.8.2

222.1.2L

222.1.5.N2222.15

-d—：__.

222.1.3』1

IR3222.1.4.%產(chǎn)25

-o-------------------o—

222X4￡B

|1

互聯(lián)網(wǎng)

兩個(gè)路由器直接相連的接口處，可指明也可不指明

IP地址。如指明IP地址，則這一段連線(xiàn)就構(gòu)成了

一種只包含一段線(xiàn)路的特殊“網(wǎng)絡(luò)”O(jiān)現(xiàn)在常不

指明IP地址。

222.1.1.

LAN

3222.1.5.

222.1.3.

I

LAN

N3222.1.8.2

222.1.2.

222.1.5.N2222.15

222.1.3』

I產(chǎn)3Ni222.14R2產(chǎn)25

-o—

\222.1.3,2B

互聯(lián)網(wǎng)

IP地址與硬件地址

通信的路徑

H1一經(jīng)過(guò)R1轉(zhuǎn)發(fā)一再經(jīng)過(guò)R2轉(zhuǎn)發(fā)一心

主機(jī)Hi從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng)主機(jī)H2

MAC幀MAC幀MAC幀

主機(jī)H1|從虛擬的IP層上看IP數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng)|主機(jī)H2

IPj]地址J笈遮~\

HAHAHA

|南局域網(wǎng)3HA4局域網(wǎng)HA56局域網(wǎng)2)

從HA1至UHA3力從HA4至IJHA5x>從HA6至UHA2=^>

MAC幀MAC幀MAC幀

從到二>

從HA1至UHA3力從HA4至UHA5X>HA6HA2

MAC幀MAC幀MAC幀

在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報(bào)

圖中的IP］一IP2表示從源地址IP1到目的地址IP2

兩個(gè)路由器的IP地址并不出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部中

HAHAJ

HAJHA3|HA4HA5In6『2

丁「L~~Kir1——；

從至從至

HA1UHA3=^>HA4UHA5X>從HA6到HA2

MAC幀MAC幀MAC幀

路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇

從HA1至UHA3力從HA4至UHA5X>從HA6到HA2

MAC幀MAC幀MAC幀

在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層

只能看見(jiàn)MAC幀而看不見(jiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)

從到二＞從到

HAHA3HA4HA5從HA6到HA2

MAC幀MAC幀MAC幀

IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)節(jié)

在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問(wèn)題，就能夠使用

統(tǒng)一的、抽象的IP地址

研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信

從到二＞從到

HAHA3HA4HA5從HA6到HA2

MAC幀MAC幀MAC幀

地址解析協(xié)議ARP和

逆地址解析協(xié)議RARP

-不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路

上傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，最終還是必須使用硬件地址。

■每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè)ARP高速緩存(ARP

cache),里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由器

的IP地址到硬件地址的映射表。

■當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)B發(fā)送IP數(shù)

據(jù)報(bào)時(shí)，就先在其ARP高速緩存中查看有無(wú)主機(jī)

B的IP地址。如有，就可查出其對(duì)應(yīng)的硬件地址,

再將此硬件地址寫(xiě)入MAC幀，然后通過(guò)局域網(wǎng)將

該MAC幀發(fā)往此硬件地址。

主機(jī)A廣播發(fā)送

ARP請(qǐng)求分組［我是20900.5,硬件地址是00-00-C0-15-AD-18

I我想知道主機(jī)的硬件地址

^ARP請(qǐng)求|ARP請(qǐng)求|=>ARP請(qǐng)求匕ARP請(qǐng)求R

00-00-C0-15-AD-18

主機(jī)B向A發(fā)送

我是

ARP響應(yīng)分組硬件地址是08-00-2B-00-EE-0A

---------

仁ARP響應(yīng)

^209~0.0.5^I

X區(qū)A-11-,Bz

________i,________、

00-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A

ARP高速緩存的作用

■為了減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，主機(jī)A在發(fā)送

其ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將自己的IP地址

到硬件地址的映射寫(xiě)入ARP請(qǐng)求分組。

■當(dāng)主機(jī)B收到A的ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就

將主機(jī)A的這一地址映射寫(xiě)入主機(jī)B自己

的ARP高速緩存中。這對(duì)主機(jī)B以后向

A發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)就更方便了。

應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題

■ARP是解決同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器

的IP地址和硬件地址的映射問(wèn)題。

■如果所要找的主機(jī)和源主機(jī)不在同一個(gè)局域

網(wǎng)上，那么就要通過(guò)ARP找到一個(gè)位于本局

域網(wǎng)上的某個(gè)路由器的硬件地址，然后把分

組發(fā)送給這個(gè)路由器，讓這個(gè)路由器把分組

轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。剩下的工作就由下一個(gè)

網(wǎng)絡(luò)來(lái)做。

應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題

■從IP地址到硬件地址的解析是自動(dòng)進(jìn)行的，

主機(jī)的用戶(hù)對(duì)這種地址解析過(guò)程是不知道的。

■只要主機(jī)或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)已

知IP地址的主機(jī)或路由器進(jìn)行通信，ARP

協(xié)議就會(huì)自動(dòng)地將該IP地址解析為鏈路層所

需要的硬件地址。

什么我們不直接

使用硬件地址進(jìn)行通信?

-由于全世界存在著各式各樣的網(wǎng)絡(luò)，它們使用不

同的硬件地址。要使這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠互相通信

就必須進(jìn)行非常復(fù)雜的硬件地址轉(zhuǎn)換工作，因此

幾乎是不可能的事。

■連接到因特網(wǎng)的主機(jī)都擁有統(tǒng)一的IP地址，它

們之間的通信就像連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上那樣簡(jiǎn)單

方便，因?yàn)檎{(diào)用ARP來(lái)尋找某個(gè)路由器或主機(jī)

的硬件地址都是由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)進(jìn)行的，對(duì)用

戶(hù)來(lái)說(shuō)是看不見(jiàn)這種調(diào)用過(guò)程的。

逆地址解析協(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。

IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程

路由器和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)有些區(qū)別：

■路由器是用來(lái)連接不同的網(wǎng)絡(luò)，而結(jié)點(diǎn)交換機(jī)只

是在一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)中工作。

■路由器是專(zhuān)門(mén)用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組的，而結(jié)點(diǎn)交換機(jī)還

可接上許多個(gè)主機(jī)。

■路由器使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，而結(jié)點(diǎn)交換機(jī)使用

所在廣域網(wǎng)的特定協(xié)議。

■路由器根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址找出下一個(gè)路由器，而

結(jié)點(diǎn)交換機(jī)則根據(jù)目的站所接入的交換機(jī)號(hào)找出

下一跳（即下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)）。

在路由表中，對(duì)每一條路由，最主要的是

（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址）

網(wǎng)1I|網(wǎng)2||網(wǎng)3[I網(wǎng)4

),0.0.020.0,0,0節(jié)?HI,40.0.C

路由器R2的路由表

目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)下一跳路由器的地址

直接交付，接口0

直接交付，接口1

鏈路1II鏈路2I|鏈路3I|鏈路4

特定主機(jī)路由

-這種路由是為特定的目的主機(jī)指明一個(gè)路

由O

■采用特定主機(jī)路由可使網(wǎng)絡(luò)管理人員能更

方便地控制網(wǎng)絡(luò)和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可在

需要考慮某種安全問(wèn)題時(shí)采用這種特定主

機(jī)路由。

分組轉(zhuǎn)發(fā)算法

(1)從數(shù)據(jù)報(bào)的首部提取目的站的IP地址。，得出目的

網(wǎng)絡(luò)地址為No

(2)若網(wǎng)絡(luò)N與此路由器直接相連，則直接將數(shù)據(jù)報(bào)交

付給目的站。；否則是間接交付，執(zhí)行(3)。

(3)若路由表中有目的地址為。的特定主機(jī)路由，則將

數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否

則,執(zhí)行(4)。

(4)若路由表中有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)/V的路由，則將數(shù)據(jù)報(bào)傳送

給路由表指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。

(5)若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將數(shù)據(jù)報(bào)傳送給路

由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(8)。

(8)報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。

必須強(qiáng)調(diào)指出

■IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部中沒(méi)有地方可以用來(lái)指明“下

一跳路由器的IP地址”。

■當(dāng)路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)，不是將下一跳

路由器的IP地址填入IP數(shù)據(jù)報(bào)，而是送交下層

的網(wǎng)絡(luò)接口軟件。

■網(wǎng)絡(luò)接口軟件使用ARP負(fù)責(zé)將下一跳路由器的

IP地址轉(zhuǎn)換成硬件地址，并將此硬件地址放在

鏈路層的MAC幀的首部，然后根據(jù)這個(gè)硬件

地址找到下一跳路由器。

使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程

■在不劃分子網(wǎng)的兩級(jí)IP地址下，從IP地址

得出網(wǎng)絡(luò)地址是個(gè)很簡(jiǎn)單的事。

■但在劃分子網(wǎng)的情況下，從IP地址卻不能惟

一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址取

決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)

的首部并沒(méi)有提供子網(wǎng)掩碼的信息。

■因此分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法也必須做相應(yīng)的改動(dòng)。

劃分子網(wǎng)后分組的轉(zhuǎn)發(fā)舉例

1

代^的路由表（未給出默認(rèn)路由器）

3目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳

子網(wǎng)1：

接口

網(wǎng)絡(luò)地址280

子網(wǎng)掩萬(wàn)馬282828接口1

R

02

Ri

子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

301子網(wǎng)掩石馬28

029

H38

R2

1

子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

2子網(wǎng)掩碼255,255.255.0

主機(jī)H1要發(fā)送分組給H2

_|慢發(fā)送的分組的目的IP地址：38

路由表（未給出默認(rèn)路由器）

3目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳

子網(wǎng)1：/

Hi網(wǎng)絡(luò)地址128.%.33.028接口0

，石馬255.英5.255.1282828接口1

R

12笈.33.102

Ri

子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

30子網(wǎng)掩石馬28

029

38

因此H1首先檢查主機(jī)38是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上

如果是，則直接交付；

否則，就送交路由器R1，并逐項(xiàng)查找路由表。

本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼28

與分組的IP地址128.3O33.138逐比特相“與"（AND操

作）

28AND38的計(jì)算

255就是二進(jìn)制的全1,因此255ANDxyz=xyz,

這里只需計(jì)算最后叱［28AND,38即可。

128Tm)000000

138->>001010

逐比特AND操作后：1?000000->128

255.255.255128

逐比特AND操作128.30.33138

128.30.33128wH1的網(wǎng)絡(luò)地址

029

H2O38

1

?子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

JH3^12子網(wǎng)掩碼255,255.255.0

路由器Ri收到分組后就用路由表中第1個(gè)項(xiàng)目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND操作

R1收到的分與目的目的IP地址：38

3\I目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳

Hn子網(wǎng)

1==!網(wǎng)絡(luò)地址12i\.30.33.0>28接口0

丁子網(wǎng)掩碼255.本5.255.128128.30*12828接口1

128.30.3^L

R

128.30.33.2

子網(wǎng)2：網(wǎng);128

301子口不一致5.128

029

H2￡J1

28AND38=28

不匹配！

（因?yàn)?8與路由表中的不一致）

路由器R1再用路由表中第2個(gè)項(xiàng)目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND操作

R1收到的分與目的目的IP地址：38

3\目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳

Hn子網(wǎng)

1==!網(wǎng)絡(luò)地址12i\.30.33.028

丁子網(wǎng)掩碼255.本5.255.1281128,30,3342828

128.30.3

128.30.33.

子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地28

301子網(wǎng)掩彳,128

029

”口38

28AND38=28

匹配！

這表明子網(wǎng)2就是收到的分組所要尋找的目的網(wǎng)絡(luò)

車(chē)劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法

(1)從收到的分組的首部提取目的IP地址

⑵先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和。逐比特相“與”，看是

否和

相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。

否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。

⑶若路由表中有目的地址為。的特定主機(jī)路由，則將

分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。

⑷對(duì)路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和。逐比特相

若其基果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送

給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。

⑸若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表

中所指明的默認(rèn)路由器r否則n丸行(8)o

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(Internet

ControlMessageProtocol)o

-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。

ICMP報(bào)文的格式

前4個(gè)字節(jié)081831

都是一樣的

IP數(shù)據(jù)報(bào)

ICMP報(bào)文

-ICMP報(bào)文的種類(lèi)有兩種，即ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文

和ICMP詢(xún)問(wèn)報(bào)文。

-ICMP報(bào)文的前4個(gè)字節(jié)是統(tǒng)一的格式，共有三個(gè)

字段：即類(lèi)型、代碼和檢驗(yàn)和。接著的4個(gè)字節(jié)的

內(nèi)容與ICMP的類(lèi)型有關(guān)。

ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文共有5種

■終點(diǎn)不可達(dá)

■源站抑制

■時(shí)間超過(guò)

■參數(shù)問(wèn)題

■改變路由（重定向）

不應(yīng)發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文

的幾種情況

■對(duì)ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文不再發(fā)送ICMP差錯(cuò)

報(bào)告報(bào)文。

■對(duì)第一個(gè)分片的數(shù)據(jù)報(bào)片的所有后續(xù)數(shù)據(jù)報(bào)

片都不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。

■對(duì)具有多播地址的數(shù)據(jù)報(bào)都不發(fā)送ICMP差

錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。

■對(duì)具有特殊地址（如或）

的數(shù)據(jù)報(bào)不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。

ICMP詢(xún)問(wèn)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

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。

因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

1有關(guān)路由選擇協(xié)議的幾個(gè)基本概念

1.理想的路由算法

■算法必須是正確的和完整的。

■算法在計(jì)算上應(yīng)簡(jiǎn)單。

■算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓@

就是說(shuō)，要有自適應(yīng)性。

■算法應(yīng)具有穩(wěn)定性。

■算法應(yīng)是公平的。

■算法應(yīng)是最佳的。

代價(jià)

■在研究路由選擇時(shí)，需要給每一條鏈路指明

一定的代價(jià)。

■這里“代價(jià)”并不是指“錢(qián)”，而是由一個(gè)

或幾個(gè)因素綜合決定的一種度量(metric),

如鏈路長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)率、鏈路容量、是否要保

密、傳播時(shí)延等，甚至還可以是一天中某一

個(gè)小時(shí)內(nèi)的通信量、結(jié)點(diǎn)的緩存被占用的程

度、鏈路差錯(cuò)率等。

最佳路由

■不存在一種絕對(duì)的最佳路由算法。

■所謂“最佳”只能是相對(duì)于某一種特定要求

下得出的較為合理的選擇而已。

■實(shí)際的路由選擇算法，應(yīng)盡可能接近于理想

的算法。

■路由選擇是個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題

-它是網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點(diǎn)共同協(xié)調(diào)工作的結(jié)果。

-路由選擇的環(huán)境往往是不斷變化的，而這種變化

有時(shí)無(wú)法事先知道。

從路由算法的自適應(yīng)性考慮

■靜態(tài)路由選擇策略——即非自適應(yīng)路由選擇,

其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單和開(kāi)銷(xiāo)較小，但不能及時(shí)適應(yīng)

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。

■動(dòng)態(tài)路由選擇策略——即自適應(yīng)路由選擇，

其特點(diǎn)是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但

實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜，開(kāi)銷(xiāo)也比較大。

2.分層次的路由選擇協(xié)議

■因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議。

-因特網(wǎng)的規(guī)模非常大。如果讓所有的路由器

知道所有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)怎樣到達(dá)，則這種路由表

將非常大，處理起來(lái)也太花時(shí)間。而所有這

些路由器之間交換路由信息所需的帶寬就會(huì)

使因特網(wǎng)的通信鏈路飽和。

■許多單位不愿意外界了解自己?jiǎn)挝痪W(wǎng)絡(luò)的布

局細(xì)節(jié)和本部門(mén)所采用的路由選擇協(xié)議（這

屬于本部門(mén)內(nèi)部的事情），但同時(shí)還希望連

接到因特網(wǎng)上。

自治系統(tǒng)(autonomoussystem)

■因特網(wǎng)將整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)劃分為許多較小的自治

系統(tǒng)ASo

■一個(gè)自治系統(tǒng)是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，其最重要的特

點(diǎn)就是自治系統(tǒng)有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)內(nèi)

應(yīng)采用何種路由選擇協(xié)議。

■一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)都屬于一個(gè)行政

單位（例如，一個(gè)公司，一所大學(xué)，政府的

一個(gè)部門(mén)，等等）來(lái)管轄。

■一個(gè)自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)

都必須是連通的。

因特網(wǎng)有兩大類(lèi)路由選擇協(xié)議

■內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)

即在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。目

前這類(lèi)路由選擇協(xié)議使用得最多，如RIP和

OSPF協(xié)議。

■外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(ExternalGatewayProtocol)

若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)

報(bào)傳到一個(gè)自治系統(tǒng)的邊界時(shí)，就需要使用一種

協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個(gè)自治系統(tǒng)中。

這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGPO在外部網(wǎng)

關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是BGP-4O

自治系統(tǒng)和

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

自治系統(tǒng)CR

IGP3自治系統(tǒng)B

EGP

IGP

IGP

EGPIGP

EGP

IGPR

H1自治系統(tǒng)A

IGP

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議

-IGP--EGPIGP-

（例如，RIP）（例如，BGP-4）（例如,OSPF）

這里要指出兩點(diǎn)

■因特網(wǎng)的早期RFC文檔中未使用“路由器”

而是使用“網(wǎng)關(guān)”這一名詞。但是在新的

RFC文檔中又使用了“路由器”這一名詞。

應(yīng)當(dāng)把這兩個(gè)屬于當(dāng)作同義詞。

■IGP和EGP是協(xié)議類(lèi)別的名稱(chēng)。但RFC

在使用EGP這個(gè)名詞時(shí)出現(xiàn)了一點(diǎn)混亂，

因?yàn)樽钤绲囊粋€(gè)外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的協(xié)議名字正

好也是EGP。因此在遇到名詞EGP時(shí)，應(yīng)

弄清它是指舊的協(xié)議EGP還是指外部網(wǎng)關(guān)

協(xié)議EGP這個(gè)類(lèi)別。

因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

■內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP：具體的協(xié)議有多

種，如RIP和OSPF等。

■外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP：目前使用的協(xié)議

就是BGPo

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP

I(RoutingInformationProtocol)

1.工作原理

■路由信息協(xié)議RIP是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP

中最先得到廣泛使用的協(xié)議。

■RIP是一種分布式的基于距離向量的路

由選擇協(xié)議。

■RIP協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都

要維護(hù)從它自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)

的距離記錄。

“距離”的定義

■從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定

義為1。

■從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距

離定義為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加1。

-RIP協(xié)議中的“距離”也稱(chēng)為“跳

數(shù)”(hopcount),因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一個(gè)路由

器，跳數(shù)就加1。

“距離”的定義

■RIP認(rèn)為一個(gè)好的路由就是它通過(guò)的路由器的

數(shù)目少,即“距離短”。

■RIP允許一條路徑最多只能包含15個(gè)路由器。

■“距離”的最大值為16時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)。

可見(jiàn)RIP只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)。

■RIP不能在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由。

RIP選擇一個(gè)具有最少路由器的路由（即最短

路由），哪怕還存在另一條高速（低時(shí)延）但路

由器較多的路由。

IRIP協(xié)議的三個(gè)要點(diǎn)

■僅和相鄰路由器交換信息。

■交換的信息是當(dāng)前本路由器所知道的全

部信息，即自己的路由表。

■按圉定的時(shí)間間隔交換路由信息，例如,

每隔30秒。

路由表的建立

■路由器在剛剛開(kāi)始工作時(shí)，只知道到直接連

接的網(wǎng)絡(luò)的距離(此距離定義為1)。

■以后，每一個(gè)路由器也只和數(shù)目非常有限的

相鄰路由器交換并更新路由信息。

■經(jīng)過(guò)若干次更新后，所有的路由器最終都會(huì)

知道到達(dá)本自治系統(tǒng)中任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短

距離和下一跳路由器的地址。

■RIP協(xié)議的收斂(convergence)過(guò)程較快，即

在自治系統(tǒng)中所有的結(jié)點(diǎn)都得到正確的路由

選擇信息的過(guò)程。

2.距離向量算法

收到相鄰路由器(其地址為X)的一個(gè)RIP報(bào)文:

(1)先修改此RIP報(bào)文中的所有項(xiàng)目：將“下一跳”字段中的地

址都改為X,并將所有的“距離”字段的值加1。

(2)對(duì)修改后的RIP報(bào)文中的每一個(gè)項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：

若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則將該項(xiàng)目加到路由表中。

否則

若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則將收到的項(xiàng)目

替換原路由表中的項(xiàng)目。

否則

若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新，

否則，什么也不做。

(3)若3分鐘還沒(méi)有收到相鄰路由器的更新路由表，則將此相鄰路

由器記為不可達(dá)的路由器，即將距離置為16(距離為16表

示不可達(dá))。

(4)返回。

路由器之間交換信息

■RIP協(xié)議讓互聯(lián)網(wǎng)中的所有路由器都和

自己的相鄰路由器不斷交換路由信息，

并不斷更新其路由表，使得從每一個(gè)路

由器到每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的路由都是最短

的（即跳數(shù)最少）。

■雖然所有的路由器最終都擁有了整個(gè)自

治系統(tǒng)的全局路由信息，但由于每一個(gè)

路由器的位置不同，它們的路由表當(dāng)然

也應(yīng)當(dāng)是不同的。

一開(kāi)始，各路由表只有到相鄰路由器的信息

路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表

新后

，，

A說(shuō):“我到網(wǎng)1的距離是1。

12A

22A因此B現(xiàn)在也可以到網(wǎng)1,

31-距離是2,經(jīng)過(guò)A。”

41—

62C

路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表

更新后

A說(shuō)：“我到網(wǎng)2的距離是1。”

12A

22A因此B現(xiàn)在也可以到網(wǎng)2,

TT^距離是2,經(jīng)過(guò)A。”

41—

62C

路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表

更新后

A說(shuō)：“我到網(wǎng)3的距離是1。”

12A

22A但B沒(méi)有必要繞道經(jīng)過(guò)路由器A

31—再到達(dá)網(wǎng)3,因此這一項(xiàng)目不變。

62C

路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表

“我到網(wǎng)4的距離是1。”

但B沒(méi)有必要繞道經(jīng)過(guò)路由器C

再到達(dá)網(wǎng)4,因此這一項(xiàng)目不變。

路由器B收到相鄰路由器A和C的路由表

“我至IJ網(wǎng)6的總巨離是1。”

因此B現(xiàn)在也可以到網(wǎng)6,

距離是2,經(jīng)過(guò)C。”

最終所有的路由器的路由表都更新了

1111-12E

2-22

1-AE22D

31-32Ac

A33

2網(wǎng)I43

4B-網(wǎng)42C

52E51-12A51

62F2-

63B1-61-

D32A

網(wǎng)2

43A

51網(wǎng)

12A-C

B62F13B

網(wǎng)32

2A23B

31

-網(wǎng)432B

41

3-41-

5c52F

62c

61-

RIP協(xié)議的位置

■RIP協(xié)議使用運(yùn)輸層的用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)UDP

進(jìn)行傳送（使用UDP的端口520）o

■因此RIP協(xié)議的位置應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用層。但

轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)程是在網(wǎng)絡(luò)層完成

的。

RIP協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)

■RIP存在的一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要

經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有

的路由器。

■RIP協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷(xiāo)較

小。

■RIP限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，它能使用的最大距離

為15（16表示不可達(dá)）。

■路由器之間交換的路由信息是路由器中的完

整路由表，因而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開(kāi)銷(xiāo)

也就增加。

正

常

2R.

L1

情L(zhǎng)i

網(wǎng)3

況網(wǎng)1

二

“-”表示“直接交付”

y

“1”表示“從本路由

、

器到網(wǎng)到

表示“距離是1”

y

R說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是1,是直接交付。”

1

正

常11-

情R

網(wǎng)2