09.第09节课第4章网络层

罗泽兵 · 发表于 2024-4-15 08:43:44

那么我们看一下两级的IP地址，刚才呢两级的IP地址呢，那么就是我们的网络号呢，是一四五点一三。那么这个时候呢，3 gip地址呢？它的网络号呢？是一四五点一三子网号呢？是我们的三的这样一个部分。那么，三级网IP地址的子网掩码呢？就是前面的24位的，那么就是网络号和子子网号的这样一个位数的，这样一些部分，这些部分呢？

都是写为一那么主机号呢？都是写为零，那么这就是我们子网掩码的部分。我们将。三级IP地址与我们的。子网掩码呢，进行暗位相与，那么得到的呢，就是我们子网的网络地址进行相与的这样一个运算，那么得到的就是我们子网的网络地址。比如说我们的。两级IP地址呢？是网络号和主机号，三级IP地址呢？是网络号子，

网号和主机号，我们将三级IP地址与它的三级IP地址的子网掩码进行逐位进行逐位进行按的运算。那么就得到了子网的网络地址。那么A类网络呢？A类地址默认的子网掩码呢？是八个一。后面的全是0b类地址，默认的子网掩码呢，是16个一。默默认后面的全是0c列IP地址呢，默认的这样一个网络地址呢，是二是24个一，后面的全是零。也就说A类地址默认字网掩码是二五五点零零零b类地址默认字网掩码是二五五点二五五点零点零。c类地址的默认子网掩码呢，

是二五五点二五五点二五五点零，这是我们的默认子网掩码。子网掩码呢，是一个网络或一个子网的重要属性。路由器在和相邻路由器交换信息时，必须把自己所在的网络的货物，子网的子网掩码呢。告诉我们的相邻路由器。路由器的路由表中的每个项目呢，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。若一个路由器连接在两个子网上呢，就拥有两个网络地址和两个子网源码。那么，我们来看一下已知IP地址呢？

是一四一点一四点七二点二四子网掩码呢？是二五五点二五五点一九二点零，那么我们求它的网络地址？那么我们呢，把它IP地址呢写成这样一个点分时，那么我们把点分十进制的IP地址呢，然后把第三字节呢写成二进制的形式。然后呢，把子网掩码呢，按写成二进制的形式，那么将子网掩码呢，那么与我们的IP地址呢，逐位相与，那么前两个字节呢？就是我们的这样一个之前的这样一个。

它的这样一个数值的这样一个。竖的这样一个部分，竖直的这样一个部分，那么第三次结案为项羽了，那么得到了就是64的这样一个部分，那么说子网掩码了。与我们的IP地址足以相与了，就得到了我们的网络地址。我们再看一下若子网掩码呢，改为二五五点二五五点二十四点零，那么我们依然呢，将我们的IP地址呢第三字节写成我们的二进制的形式，那么前两前两个部分呢？它的这样一个。子网掩码呢，

都是都是一那么就是说它都是我们的任务这样一个。网络号网络号呢，都是要要都是就就是和进行语义就是语义就是进行这样一个。位数的这样一个一的暗位相与与进行与一进行了暗位相与的这样一个部分，就是与一的这样一个部分呢暗位相与的这样一个方式，那么接下来呢，我们将IP地址呢与子网掩码呢逐位相与。那么，得到了还是我们这样一个同样的网络地址，但是呢，不同的掩码呢，它的效果呢，那么是不一样的。那么，在不划分子网的两级IP地址下，

从IP地址呢，得出网络地址呢，是一个很简单的事。但是，划分子网的情况下呢，IP地址呢，却不能唯一的得出网络地址。因为按网络地址呢，取决于那个子网所采用的子网掩码，但数据包的首部呢，并没有提供子网掩码的信息。因此呢，转换分组的算法呢，必须进行改动，那么我们看一下在划分子网的情况下呢，

路由器转换分组的算法，那么首先呢，从收到的分组的首部呢？提取目的IP地址d先用各网络的子网掩码与d呢，逐位相与，看是否和相应的网络地址匹配，若匹配了则将分组呢，直接交付，否则就是间接交付执行下面的部分。若路由器中有目的地址为d的特定主机，路由则将分组了传送给指定的下一条路由器，否则执行下面的部分。多路由器中的每一条子网掩码了，雨滴了，逐步向雨，

与其得到的结其其若其结果呢？与该行的目的网络地址匹配，直接分组了，传送给指明的下一条路由器或者执行下面的部分。若路由器表中呢，有一个默认路由，则将分组呢，传送给路由表中所指明的默认路由器，否则呢，执行下面的部分报告，转化分组出错，那么这是在划分此网的情况下呢，路由器转化分组的算法。那么，我们首先我们来看一下已知互联网和路由器r1中的路由表主机h1向主机h2发送。

分组那么我们看一下r1呢，受到h1向h2。分组后呢，查找路由表的过程好吧，我们的路由器。我们r1的路由表呢？那么是这样一个部分。那么，我们要发送的分组呢？是发送给它的IP地址呢？是一二八点三零点三三点一三八。那么这个时候呢h1先检查主机一二八点三零点三三点一三八是否连接在本网络上，如果是了就直接交付，那么否则呢，就交给路由器r1。

并逐项的查找路由表，那么我们来看一下。直往一的。那么，这样一个。那我们这个网络的子网掩码呢？那么也就是说。主机h1先将本网子网的子网掩码与分组的IP地址的主比特相。与就是暗的操作，那么得到的这样一个结果呢？那么就是。啊，二五五呢？就是二进制的全一，因此呢，

二五五这样一个and xy呢？等于xy这里呢？只需要计算最后的一二八and一三八。那么，进行主比特按主比特按按的操作之后呢？那么，得到了我们的一二八。二五。h1的这样一个网就得到了我们这样一个h1的这样一个网络地址。然后呢h1呢？把分组呢传送给路由器。然后呢？逐项。查找路由表。那么我们这个时候呢？

路由器r1收到分组后呢，就用路由表中的第一个项目的子网掩码呢，与我们的这样一个I目的IP地址呢进行伏比特按的操作。那么那么首先看呢？第一个呢？是不一致的，与它的目的网络主比特。and操作之后呢，与目的网络地址不一致，那么第二个呢，主比特这样一个and操作之后呢，与我们的这样一个目的，网络地址是一致的，那么就是匹配的。这表明子网二呢，

就是收到的分组呢，所要寻找的目的网络。那么，接下来我们再看一下无编制，无分类编制cidr。那么，划分子网呢？在一定程度上解缓解了互联网中发展遇到的困难，然后呢？在一九九二年呢，这个因特网呢，仍然面临这样一个三个必须解决的问题，那么就是b类地址呢？在一九九二年已经分配了近一半，那么。

那么就要分，就要即将分配完毕，第二个因特网主干网上的路由表呢？项目数急剧增长，那么整个IPV 4的地址空间呢？将全部耗尽。那么在这样这样之前这样一年呢？rfrfc一零零九就指明了在一个划分子网的网络中呢，可以同时使用几个不同的子网掩码。使用变厂子网岩板vls m可进一步提高IP地址资源的利用率，在vls m基础上呢，又进一步的研究出无分类编制的方法，它的正式名称呢是无分类。域间路由选择crdr。那么cidr呢？

消除了传统的A类b类c类地址以及划分子网的概念，因此呢，可以更加有效的分配IPV 4的地址空间。cid啊采用各种长度的网络前缀来代替分类地址中的网络号和子网号，那么IP地址从三类三级编制了使用子网掩码，又变成了两级编制。那么，无分类的两级编制的方法呢？是网络前缀和网主机号。cidr还使用斜线技法称为cidr制法，也就是在IP的后面呢，加上这样一个斜杠，然后写上网络前缀呢，所在的这样一个位数。那么，

这个数值呢？对于三级编制中子网掩码一的个数cidr，把网络前缀都相同的连续的IP地址组成的cidr地址块。比如说我们这样一个部分，一二八点一四点三二点零点斜杠二零表示的地址块呢，总共有二的12次方个地址。因为呢，斜线后面的20呢，是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号呢，是12位，这个地址块的起始地址呢，是一二八点一四点三二点零。在不需要指出地址块的起始地址后呢，也可以将这样一个地址呢简称为一二零点二零地址块。

那么，一二八点一四点三二点零点二斜杠二零的地址和它最小地址呢？是一二八点一四点三二点零一二八点一四点三二点零点。斜杠20的地址块的最大地址呢是一二八点一四点四七点二五五，全名和权益的主机号呢，一般不使用。一个ci地址块呢，可以表示很多地址，这种地址的聚合呢，常称为路由聚合，它使得我们的这样一个路由表中的一个项目呢，可以表示很多个原来的传统分类地址的路由。路由聚合呢，也称为构成超网ci dy，虽然不使用子网那么还，

但是呢，仍然使用掩码这样一个部分。那么，对于斜杠20地址块，它的掩码是20年各连续的一。那么，对于斜线计划中的数字呢？就是掩码中一的个数。比如说一零点零点零点零斜杠十可以简写为十斜杠十，也就是把点分实际住低位的连续的一零零呢省略。一零点零点零点零呢，斜杠十那么指出IP地址了，一零点零点零点零的掩码呢，是二五五点一九二点零点零。那么，

这是我们的掩码了，就有连续十个的一。我们这个cidr呢，我们的这样一个无分类的两级编制呢，可以简写为十斜杠十，也就是将减分十进制为低位的零省略。那么，网络前缀呢？后面加一个星号也可以表示，如比如说零零零一。零一零零零在星号前面呢，是网络前缀，比如说星号呢，表示IP地址中的主机号，那么也可以是任意的值。

长度不超过32位的cidr地址块呢，包含了多个c列地址，这些c列地址构成来了，合起来就构成了超网。cidr地址块中的地址数呢？一定是二的整数次幂网络前缀越短。其地址块中呢？包含的地址数就越多，而在三级结构的IP地址中呢？划分子网呢？是使网络前缀变长。那么，接下来我们看一下cidr地址块划分的这样一个例子，比如说我们一个ISP呢，它的这样一个因特网这样一个提供ISP呢，

它提供了这样一个二零零六点零。六四点零点十一八那么，这样一个部分那么，这是i esp用的地址块，那么现在某个大学需要八百八百个地址。ISP呢，可以给该大学呢分配一个地址块二零六点零点六八点零斜杠22，它包含了二的十次方个IP地址。就是一零二四个IP地址，相当于是一个连续的CD二十四地址块，那么占该ipcsp拥有地址空间的十六分之一。然后这个大学呢，可以对本校的各系分配地址块那么。比如说我们还可以了。那么，

对这些所在的系呢？分配地址块，比如说。这些。一系列可以分配这样一个。二零六点零六零点六八点零点二杠27杠23，那么后面呢？可以分配到这样一些地质块，那么可以呢？为这些细的分配地质块。那么，如果呢？不采用cr gr技术，则在该与ISP的路由器交换路由信息的每一个路由器中表呢？就有64个项目，

那么在采用路由聚合后呢？就只需要用路由聚合的后的一个。项目，二零六点零点六四杠七杠六八就能找到该SP。那么这样呢？同样的，这个大学共有四个系在ISP内的路由器的路由表中呢？那么也需使用二零六点零点六八点零，实际上22这个这个部分。那么那么这样呢？把二四个系的路由聚合为大学的一个路由器构成超网，那么是将网络前缀的缩短，网络前缀越短呢？其地址包含的地址数据越多，那么这是我们cid啊地址化的这样一个。

实用的这样运用运用的运行类运行的部分。那么，在使用cidr时呢路由表中的每个项目有网络前缀和下一条地址组成。在查找路由表时呢，可能会得到不一不一致一个匹配结果，那么我们应当呢，从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由，就是最长前缀匹配。网络前缀越长，其地址块就越小，因而呢，路由就越具体。最长前缀匹配呢，又称为最长匹配或者最佳匹配。那么，

我们来看一下这个例子，比如说我们收到的这样一个分组中呢？目的地址呢？为d是这样一个部分。那么，路由表中的项目呢？有我们的ISP和我们的四系，那么查找路由表中的第一个项目。第一个项目中呢啊，掩码了m有22个连续的一，那么这个时候呢，我们可以呢，按为项我们这个这样一个。得到了它的这样一个。网络得得到了它的这样一个网络地址，

它的这样一个地址。那么，它与我们大学的二零六点零点六八点零二二匹配。那么也与呢，我们的二零六点零点七点一二八斜杠二五匹配。那么这个时候呢，我们选择两个地址，匹配的地址当中呢，更具体的一个什么，也就是说。选择最长前缀的地址。那么，我们举一个例子，比如说，那么为什么要选择更具体的呢？

那么，比如说，我们举一个例子，比如说。啊，我们来看一看啊，比如说我们呢，比如说要去一个地方。比如说我们要到。要到北京去，那么北京呢？我们前面比如说我们要到北京的。某个区，比如说北京的某个海，比如说每个北，

北京的某个，比如说。朝阳东东城这样一个海淀区去，那么前面有一个路牌，一个呢？写上了这样一个。写上了一个北京。那么，朝这个方向。那么，这里呢，也写了一个路牌，那么朝这个方向，那么写的是北京。海淀。

那么所以呢，我们就要就要找到。这样一个更加具体的这样一个路牌那么走，这样一个部分的这样一个。这样一个这样一个地方，那么也就说我们选择两个匹配中地址呢，更具体的一个也就说选择了最长前缀的地址。那么，接下来我们看一下网际控制报文协议ICMP，为了提高。IP数据报。交付成功的机会在往季层呢，使用了往季控制报协议ICMP ICMP呢，允许主机或路由器。报告差错情况和提供有关异常情况的报告，

那么ICMP呢？不是高层协议，那么它是我们的IP协议。IP层的协议。因为ICMP报文呢，是装在IP数据报中作为其中的数据部分，那么所以是IP层的协议。ICMP报文呢，作为IP层数据包的数据，加上数据报的首部组成，IP数据包呢发送出去。那么，我们来看一下这样一个部分ICMP呢？作为。IP层数据包的数据加上IP层的首部，

那么组成IP数据包呢？发送出去。那么，这是我们的IP ICMP报文的这样一个格式。ICMP报文呢，有两种，也就说ICMP的差错报告报文以及ICMP的询问报文。ICMP报文的前四个字节呢，是统一的格式，那么共有三个字段，类型，代码和检验和那么接下来四个字节呢，内容与ICMP的类型有关。ICMP差错报告差错报告报文呢？有五种，

那么第一种呢？是终点不可达，也就是说当路由器或主机不能交付数据时，就像原点报告终点不可达。报文。当时间超过的时候呢，当路由器收到生存时间为零的数据报时，除了丢弃该数据报外，还要向原点发送时间超过报文。当终点呢，在预先规定的时间内不能收到一个数据，报的全部数据报片时，就把已收到的数据报片呢，全部丢弃。并向原点呢，

发送时间超过报文，另外呢，还有参参数问题。当主机。或路当路由器或者目的主机收到的数据报的首播中的字段呢，有不正确的值的时候呢，就丢弃了该数据报，并向原点的报告。发送参数报告问题，虽然参数问题报文，另外呢，还有一个。改变路由重定向。路由器呢？把改变路由报文的发送给主机，

让主机知道了，下次应该数据报了，发送给另外的路由器。那么，这是我们的差错报告报文。icm 1查出报告，报文的格式呢？数据段呢？数据字段呢？都有相同的格式，把收到需要进行操作报告的这样一个IP数据报的首部和数据字段的前八个字节提取出来了。作为icm需报告报文的数据字段。再加上相应的ICMP插座报文的前八个字节，那么构成了ICMP插错报告报文，那么提取收到数据报的这样一个数据资源的前八个字节呢？

是为了得到运输层的端口号。以及呢，运输层报告发送序号。那么，整个ICMP报文呢？作为ICMP数据包的这样一个数据字段呢？发送给原点。那么我们再看一下，不发送ICMP差错报告报文的几种情况。对于ICMP差错报告，报文不再发送ICMP差错报告，报文对第一个分片的数据，报片后续的所有数据，报片呢，都不发送ICMP。

差错报告报文。对具有多波地址的数据爆片呢，都不发送ICMP插座报告报文。对于具有特殊地址的数据报呢？不发送ICMP操作报告报文，那么这是不发送ICMP？差错报告报文的这样一个。情况ICMP询问报文呢，有两种。这是常用的i cmt询问报文，第一个呢是回送请求和回答报文。第二个呢，是时间戳和请求报文回答报文。回送请求和回答呢，是ICMP回送请求报文呢，

是由主机或路由器向一个特定的目的主机发出的询问。收到此报文的主机呢，必须给原主机或路由器呢，发送ICMP回送报告报文，这种询问的报文呢，用来测试目的站呢，是否可达以及了解其有关状态。时间戳请求回答了icm机时间戳请求报文呢，是请某台主机或路由器回答当前的日期和时间。那么，在icm题时间戳回到报文一共有有一个32位的字段，其中写入的整数呢？代表了那么从某一年呢？到当前共有多少秒时间戳请求呢？可以和回答了，

可以用于和时间同步，和时间测量。好吧，我们看一下ICMP的应用举例，比如说ping ping用来测试两个主机之间的连通性ping使用了ICMP回送请求和回回送回答报文。p是指应用层呢，直接使用I网络层ICMP的例子，它没有通过。运输层的TCP或者udp，那么这种ping的这样一个部分。接下来我们看一下因特网的路由选择协议。那么，路由选择协议呢？理想的路由算法呢，那么必须呢，

要有一些。特点，比如说算法必须是正确和完整的。这里的正确的是指各路由沿着各路由表所指引的路，路由分组一定能最后。最终到达目的网络和主机第二个。算法呢，应该在计算上简单，这里说明呢，路由选择的计算呢，不应使网络通信量增加太多，额外开销。第三个呢？算法应使适应通信量和网络拓扑的变化。也就是说，

算法呢，要有自适应性。当网络中的通信量呢，发生变化的时候呢，算法能自适应的改变路由以及均衡各链路的负载。当某个节点或某些节点链路发生故障不能工作时呢，或者修理好了再投入运行时，算法也能及时的改变路由。对吧，第四个算法应具有稳健性。在网络通信量和网络拓扑相对稳定的情况下呢，路由算法呢，应该收敛于一个可以接受的节，而不应该呢，使得出的路由不停的变化。

那么，第五个算法应该是公平的路由算法选择的对应用户呢？都是平等的。那么，比如说仅仅只使某一用户呢？端到端的时间最小，但不考虑其他用户，那么这就不明显，不符合公平性的要求。第六个算法呢，应该是最佳的路由选选择算法呢，应该找出最好的路由，使得拼分组平均时间最小，而网络的吞吐量最大。那么，

这是我们的。路由的最佳只能是相对于某种特定要求下得出了合理的选择，这样一个部分。那么，不存在一种绝对的最佳路由算法，所谓的最佳呢，只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择。那么，实际的路由选选择算法呢？应尽可能的接近于理想的算法。那么，路由选择呢？是一个复杂的问题，它是网络中的所有节点的共同协调工作的结果。路由选择环境呢，

往往是不断变化的，而这种变化呢，有时无法实现，知道那么我们呢，由静态选择策略。那如果呢，从算法能否随网络通信量或拓扑自适应的进行调整或变化来进行划分，那么我们可以呢，有两类，就是我们的静态路由选择策略。和动态路由选择策略。静态路由选择策略呢，也就是我们的非自适性路由选择，那么其特点呢，是简单开销较小，

但是不能呢，及时适应网络状态的，这样一个变化。路由动态，路由选择策略呢，就是自适性。路由选择其特点呢，是能较好的适应网络状态的变化，但实际起来呢，比较复杂了嘛，开销也比较大。那么，因特网呢？采用的呢？主要是自适性的，

分布式的路由选择。那么因为呢，互联网的规模非常大。如果让所有的路由器呢，都知道所有的网络应该怎样到达，则这种路由表呢，将非常大处理起来呢，也比较花时间，而所有这些路由器之间呢，交换路由信息所需要的带宽呢，就会使因特网的通信链路饱和。和那么另外的所有单位呢？不愿外界了解自己的单位网络的布局细节和本部门所采用的路由选择协议。但是呢，还希望连接到互联网上，

那么这是呢，因特网呢，采用自适性的动态的分布式路由选择协议的这样一个部分。接下来我们看一下自制系统as自制系统as定义了，是在单一的技术管理下的一组路由器。而这些路由器呢，使用一种as内部的路由选择协议和共同的度量，以确定分组呢，在该s内部的路由，同时呢，还使用一种as之间的路由选择协议。以确定分组在as之间的路由。那么，尽管一个as呢，使用了多种内部路由协议呢和度量，

但重要的一个呢，是as对其他as表现出来的，是一个单一和一致的路由选择策略。因特网呢，有两大类路由选择协议，一个是内部网关协议igp，也就是说在一个自子类系统内部使用的路由选择协议。目前呢，这里路由选择协议使用的最多的呢，是我们的rip协议和OSPF协议，那么我们还有外部网关协议egp。若原点和目的站呢，处在不同的自治系统中，当数据报了传送到一个自治系统的边界时，就需要用一种协议呢，

将路由选择信息呢传递到另一个自治系统中。这样的协议呢，就是外部网关协议egp在外部网关协议当中呢，用的最多的是我们的bgp 4。

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