通工专业-现代通信网-第六章-互联网.ppt

2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,1,现代通信网,2012秋季专业课,主讲杨武军wujun8688166348通信工程系通信与信息学院西安邮电大学,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,2,第六章Internet,6.1Internet概述6.2协议与互连的原理6.3IP层6.4传输层6.5应用层6.6IPv6,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,3,一网络层的服务和协议,一般网络层的主要功能是实现主机到主机间的逻辑通信：1）选路功能2）转发功能3）差错报告,传输层:TCP,UDP,数链层,物理层,网络层,ARPprotocol地址映射,IPprotocol地址格式数据报格式分组处理规则,ICMPprotocol差错报告router“signaling”,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,4,网络层的服务模式：besteffort,网络层的服务模式：是指网络在从源端到目的端转发分组时，所提供信道的方式和服务模式的定义：带宽是否有保证？时延抖动是否限制？是否控制拥塞？是否保证有序传输？是否保证可靠传输？IP采用尽力而为的服务模式尽力而为的服务模式不保障最大时延，重复，丢失，错序。,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,5,网络层服务模式：比较,下表是Internet、电路交换，ATMABR服务模型的比较。,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,6,二IPv4数据报的格式,20字节,采用无连接的数据报服务模式：每一个数据报都包含选路转发需要的全部信息。,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,7,版本号：指明数据报的IP协议版本，典型值4。头部长度：以32bit为单位的数据报头部长度，通过它可知数据报中的数据部分从哪开始，典型值5。服务类型：提供优先级信息（时延，可靠性）。总长度：以字节为单位的数据报总长度（含头部）。实际很少超过1500字节，经常被限制在576字节以内。标识符，标志，分片偏移量主要用于分片标识符：它是一个序号，与源地址，目的地址以及用户协议一起唯一识别一个数据报。标志：目前只定义了2个bit，DF（DontFragment）为真，则禁止分片；MF（morefragment)为假表示为原数据报中最后的一个数据报片。分片偏移量：以64bit为单位，指出该片在原数据报中的位置。,DF,MF,参数的含义,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,8,生存期TTL：路由器每处理一个数据报，必须将其TTL值减1，当TTL0时则丢弃分组。协议：指明目的端传送层的协议类别。TCP=6,ICMP=1,UDP=17头部校验和：该值在每一个路由器上都要进行从新计算和生成。源和目地地址：32bit的地址，指明主机和其所在网络的位置。可选项：允许IP头部被扩展，但出于性能上的考虑，目前很少使用，IPV6中则完全取消。,参数的含义,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,9,三IP分组的分片:Fragmentation,每个网络都有自己的MTU（MaximumTransmissionUnit）。信源无法预先获知所有中间网络的MTU。IP解决方案：分片,host,host,router,router,MTU=4000,MTU=1500,MTU=2000,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,10,Reassembly,在哪儿重装？目的节点还是路由器？目的节点避免大分组被重复多次分片假如丢失了一片，则丢弃整个分组中间节点重装的潜在问题很难确定需要多少重装缓冲区数据报网络路径改变带来的风险多条路径的并存网络状态的变化,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,11,与分片相关的字段,LengthIP分片的长度Identification与其它分片进行匹配FlagsDontfragmentflagMorefragmentsflagFragmentoffset本分片在整个分组中的位置以64bit为计数单位(13bit长),2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,12,IP分片例1,host,router,MTU=4000,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,13,IP分片例2,router,router,MTU=2000,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,14,IP分片例3,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,15,IP重装-目的端,由于分片到达的顺序可能是乱的因此最后一个分片到达前，很难确分组的实际长度。有些分片可能重复只保留一个拷贝某些分片可能丢失丢弃整个分组,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,16,分片和重装的背后,展示了许多Internet设计的基本原则Decentralized每个网络独立选择MTUConnectionless每个(fragmentof)分组包含全部的选路信息。每个分片在网中独立地选路和处理Besteffort目的地可以放弃重装假如重装失败，无需通知发送方Complexendpointsandsimplerouters在目的地重装。,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,17,思考：,当前Internet如何控制分片的有害性？,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,18,四IPv4编址方式,IP地址在网络层上屏蔽了异种网络之间物理地址的差异，利于网间通信的实现。IP地址：32bit,由网络部分和主机部分组成，其中高阶bit标识网络部分（网络前缀），低阶bit标识主机部分。接口（Interface）：主机/路由器与物理链路连接器。典型的一个路由器有多个接口，主机通常有一个接口，而一个IP地址只能用来唯一地标识一个接口。“全0”代表“本”，“全1”代表“全部”。点分十进制表示法：,223.1.1.1=11011111000000010000000100000001,223,1,1,1,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,19,IP子网,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,.,.,172.16.2.1,10.6.24.2,Fei_1/1,Fei_1/2,路由器每个端口连接一个IP子网，同一个子网要求接口具备相同网络前缀。,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,20,IPv4分类编址,NetworkID,HostID,NetworkID,HostID,8,16,ClassA,32,0,ClassB,10,ClassC,110,MulticastAddresses,ClassD,1110,Reservedforexperiments,ClassE,1111,24,总共lIP地址空间:4billionClassA:128networks,16Mhosts，0.0.0.0127.255.255.255ClassB:16Knetworks,64Khosts，128.0.0.0191.255.255.255ClassC:2Mnetworks,256hosts，192.0.0.0223.255.255.255,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,21,特殊IP地址与专用IP地址,用于广播，也称定向广播，需要指定目标网络,主机地址全1,用于指定网络本身，称之为网络地址或者网络号,主机地址全0,指本地节点(一般为127.0.0.1)，用于测试网卡及TCP/IP软件,网络127.0.0.0,用途,地址,RFC1918中规定如下地址是私有地址：一个A类地址10.0.0.0，16个B类地址172.16.0.0172.31.0.0，256个C类地址192.168.0.0192.168.255.0,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,22,如何获取网络地址？,机构通常从其ISP处获取IP地址。ISP会从已分配给他的更大的地址块中为用户提供一块地址空间.ISP本身则从全球型的权威地址管理机构ICANN获取地址（InternetCorporationforAssignNamesandNumbers).RegionalInternetRegistries(RIRs)ARIN(NorthAmerica,SouthernAfrica),APNIC(Asia-Pacific),RIPE(Europe,NorthernAfrica),LACNIC(SouthAmerica)ICANN同时负责管理DNS根服务器，分配域名，解决域名纷争问题。主机如何获取IP地址?Hard-codedbysystemadmininafileDHCP:DynamicHostConfigurationProtocol,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,23,Subnet编址RFC917(1984),原始分类地址优缺点地址的前缀部分说明的地址的类型，也就说明的地址的网络部分长度。选路只需要根据地址前缀部分进行即可。例如128.2.11.43，代表一个B类地址，因此可确定网络前缀为128.2，路由器只需要根据128.2选路转发分组即可。网络前缀的长度固定（8/16/24).路由表过大C类地址有2百万之多。,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,24,Subnet编址RFC917(1984),子网地址的需求背景ClassA也用于关闭一个连接,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,79,BGP选路策略1：控制通告,A,B,C是providernetworksX,W,Y是客户网络(ofprovidernetworks)X是一个Multistub网络:连到两个不同的提供商网络假如X不想转发B，C之间的流量，如何做？.简单的方法是：X除自身的前缀外，不向B和C广播任何目的地路由消息。,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,80,BGP选路策略2：策略选路,Figure4.5,-,BGPnew,:asimpleBGPscenario,A,B,C,W,X,Y,图例,customer,network:,provider,network,A通告B路径AWB通告X路径BAW问题：B是否通告C路径BAW?Noway!假如W和C都不是B的客户，则B根本无发从转发CBAW路由上的业务获取任何收入！B希望强制C的业务经由A到wB希望只转发自己客户的业务!,更多的信息：www.routeviews.org,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,81,Intra-和Inter-AS选路的比较,Policy:Inter-AS:管理者希望控制自身的业务流的选路,和谁的业务可以通过它的网络.Intra-AS:隶属同一个机构，没有策略控制的需要Scale:层次化的选路节省路由表空间,减少路由更新的业务量Performance:Intra-AS:关注性能Inter-AS:关注策略-可管、可控,2019/12/10,YangWu-Jun,xianUniversityofPostandTelecommuniations,82,总结,没有一种单一的网络技术可以满足所有的用户需求！但用户总是期待更普遍的互连。网络层互连把公共的数据传输活动从应用层分离出来，是目前体系下最有效的互连方式。IP地址的分配与机器的物理地址无关，为了通过物理网络把IP分组从一台计算机转发到另一台计算机，网络软件必须把IP地址映射成物理地址，并用这个地址完成成帧和传输。在一个任意规模的互联网上，让所有路由器都参与某个路由更新过程，是不现实的，尤其在网络由很多独立的机构和商业公司控制时。因此能够控制路由器的路由交互是非常有必要的。,