Internet 原理及应用简介FTCP/IP简介(Internet物理结构、TCP/IP原理)FIP路由协议介绍F其它主要内容9/17/20241Internet 原理简介TCP/IP简介FInternet是一个利用TCP/IP技术技术，通过路由器路由器连接各种局域网各种局域网的覆盖全球的计算机网络，在它上面提供了许多我们所需要的服务。如， ,T等。一、Internet的物理结构LANHTTP ServerSMTP ServerRouterIntranetIntranetIntranetIntranetIntranetRouterRouter图1 Internet结构示意图9/17/20242Internet 原理简介TCP/IP简介F在TCP/IP中，所有的协议被封装在IP分组中，通过IP网间网传输。 IP是一个路由协议，这意味着使用IP通信的两个节点不必连接到同一物理线路上(不进行路由)。要对信息是如何穿越有一个基本的了解，要理解以下六个问题：1。该协议中的地址格式是什么？2.。设备如何获得一个地址？3。协议中的地址如何映射到一个物理地址？4。终端节点如何查找路由器？5。路由器如何由网络的拓扑结构进行路由？6。用户如何查找网络上的服务(服务名字解析：DNS等)？二、了解TCP/IP信息如何从源端穿越网络到达目的端？9/17/20243Internet 原理简介TCP/IP简介FMAC地址： 在网上的两个计算机要通信，最终要利用它们的物理地址来联系。在局域网的技术中，使用最普遍的物理地址是MAC地址（以太网卡标识），它在以太网中唯一地标识了每个对象对象。MAC地址是一个48bit的整数。一般写成：U:V:W:X:Y:Z或U-V-W-X-Y-Z，U到Z是0255的整数（常用16近制表示），其中X:Y:Z代表以太网卡厂家，如 00:20:AF属于3Com。MAC地址是全球唯一的。FIP地址：IP地址由一个32位值组成，它是由网络管理员为每一台工作站（或服务器）设置的一组数字。一般写成：W.X.Y.Z ，W到Z是0255的整数。Internet上的每个机器具有唯一的IP地址。它用于节点在IP互联网上的通信。为了便于路由，IP地址是一种层次化地址，它可分为两部分：网络地址和节点地址。当一个IP包要前往一个IP终端的时候，先利用该网络地址寻找最佳的到达终端网络的路径，然后利用节点地址定位到目的地。共由五类IP地址：A类地址、B类地址、C类地址、D类地址、E类地址。第一个问题、 MAC（物理地址）地址与IP地址9/17/20244Internet 原理简介TCP/IP简介FIP地址中有一些是保留的，它们具有特殊的用途。地址用途全0网络地址只在系统启动时有效，用于启动时临时通信网络127指本地节点(一般为127.0.0.1)，用于测试网卡及TCP/IP软件，这样浪费了1700万个地址全0节点地址用于指定网络本身，指网络号，如用于子网掩码全1节点地址全0 IP 地址全1 IP 地址用于本地广播，也称有限广播，无须知道本地网络地址用于广播，也称定向广播，需要指定目标网络RIP协议中用它指定默认路由,路由表中信宿的网络号为0.0.0.0表1 特殊的IP地址五类地址9/17/20245Internet 原理简介TCP/IP简介(1) A类地址07bit24bit031网络号节点号共有27-2(全0、全1)=126个A类网络，每个网络可容纳224-2(全1、全0)个节点。(2) B类地址 172.16.199.121-scsnt.sbell.com.cn1014bit16bit031网络号节点号共有214-1=16,383个B类网络，每个网络可容纳216-2=65,534个节点。9/17/20246Internet 原理简介TCP/IP简介(3) C类地址 202.96.245.133- 192.168.2.37-lacalhost11021bit8bit031网络号节点号共有221-1=2,097,171个C类网络，每个网络可容纳28-2=254个节点。一般net.1用于默认路由器，最多只有253个主机。(4) D类地址111028bit0该地址 用于组播，从224.0.0.0239.255.255.255，其中224.0.0.1用于永久组播。31(5) E类地址：11110XXX.H.H.H，作为实验的保留地址，从240.0.0.0247.255.255.255。 另外，11111XXX.H.H.H留着备用。9/17/20247Internet 原理简介TCP/IP简介FIP地址与MAC地址的关系：既然每一台设备已经有一个物理地址，那么为什么还需要IP地址呢？首先，并不是每一台设备都支持以太地址，而IP地址能使那些没有以太地址的设备(光纤、令牌环等)能利用IP地址连接到Internet。其次，以太地址由设备商管理，而不是由买方机构管理，因此最终要得到一个基于设备商，而不是设备位置的有效路由方式是不可能的。而IP地址是根据网络拓扑结构来分配的，这利于网络路由。最后一点，利用IP地址和MAC地址结合的方式增加了组网的灵活性。如果一块以太卡坏了，可以换掉它，而不必获取一个新的IP地址；如果一个IP节点从一个网络被移到另一个网络，可以给它分配一个新的IP地址，而不必更换一块新的以太卡。IP地址是网络层地址，用于信息穿越互联网络的目的，可利用它路由。而MAC地址用于同一线路上两个节点间的通信，不能用来路由。9/17/20248Internet 原理简介TCP/IP简介F要将网络连接到Internet，可以向InterNIC(Internet Network Information Center)申请IP地址。可通过E-。也可以向ISP申请IP地址。过去，当一个组织向NIC申请IP地址时，你可以取得一个A或B或C。在某一类地址中具体的地址分配可以由组织自己控制。由于IP地址的紧张，现在已不以地址类别为地址分配单位了，而采用CIDR(Classless InterDomain Routing,无类型域间路由)分配方式。F解决IP地址紧张的手段有两种：利用Proxy代理技术和子网划分技术。假设公司只得到了一个B的地址172.16.0.0。公司可能有几个物理网络，由于只有一个网络号，所以不可能给每个物理网络一个网络地址。可以将公司的Intranet划分成几个子网，它们之间通过路由器连接起来。在IP地址中，可以将172.16.0.0中的后两个字节的一部分作为子网地址。这样还可以减少网络交通，便于管理。划分子网时，要为每台设备指定子网掩码。这样，具有相同的子网掩码的设备就处于同一个子网内。子网之间的路由与Internet中的路由相似。注意，RIP I 不支持子网路由，RIP II支持。F例：将网络172.16.0.0分成4个子网。网络结构-掩码配置-子网识别。第二个问题、 给TCP/IP设备分配IP地址9/17/20249Internet 原理简介TCP/IP简介F有了子网的概念，下面进一步讲CIDR地址分配。现在NIC可以给你一个子网掩码地址(即给你一个子网)，如可以提供子网号192.168.2.192，这样你的网络中可以有26-2=62台设备。这样的子网称slash网(它具有的是子网号，而不是网络号)。192.168.2.192子网是一个slash 26网，NIC控制前26位，组织控制后6位。F得到了IP地址，就可以将它分配给设备。大部分IP设备需要人工配置IP地址，将IP地址输入到某些配置程序或控制台中。一起输入的通常还有其它信息，如广播地址，子网掩码和默认网关地址等。某些站点支持IP地址的动态配置。像引导协议(Boot Protocol, BOOTP)和动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)这样的协议能利用集中服务器分配唯一的IP地址，并根据需求配置其它信息。9/17/202410Internet 原理简介TCP/IP简介FInternet中的两个节点要通信，它们首先是靠IP地址来标识联系的，但它们最终要靠MAC地址来通信，一旦知道了对方的MAC地址，两个节点就可以在以太网内进行通信。所以要将IP地址映射到MAC地址。完成这个工作的协议是地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)。在具体讲述ARP之前,先来了解一下以太网中流动的信息(IEEE802.3)。F我们先看一下以太网的一般配置：第三个问题、 将IP地址映射到MAC地址(ARP)收发器: 负责处理载波监听和冲突检测(A/D、D/A)网卡主机根服务器(包括第一级域名服务)9/17/202436Internet 原理简介TCP/IP简介t域服务器报文格式：请求和响应使用同一种报文格式。在响应中，服务器尽尽可能可能地将它所知道的信息返回请求者。标识 参数标识 参数问题数 回答数管理机构数 附加信息数问题部分回答部分管理机构部分附加信息部分03116定长部分变长部分标识：用于解析器匹配请求与响应参数：含义见下表9/17/202437Internet 原理简介TCP/IP简介四个“数”：指明后面可变部分相应的项目数问题部分：一个解析报文中可以包含多个域名询问。问题部分由一组询问组成，它包括以下几个部分：参数域位含义0操作：0查询、1响应14查询类型：0标准、1反向5若回答是授权则置位6若报文被截断则置位7若需要递归则置位8若有递归可用则置位911保留1215响应类型：0无差错、1查询格式错、2服务器失效、3名字不存在9/17/202438Internet 原理简介TCP/IP简介回答部分、管理机构部分和附加信息部分：由一组“资源记录”(见下图)组成，描述域名和映射(域名和有关该域名的信息)。询问域名.询问类型 询问类别01631询问域名：域名由一组标号组成，每个标号开始是一个指明其长度的字节，紧接着是该标号的实际字符。当长度为0时，表示域名结束。询问类型：指明解析的是机器名还是邮件地址询问类别：指协议类型，DNS不只仅仅能解析Internet域名9/17/202439Internet 原理简介TCP/IP简介资源域名.类型 类别01631TTL 资源数据长度资源数据.资源域名：指明本资源记录(回答、管理机构信息、附加信息)所涉及的域名。在回答域名中，多个回答域名可能采取压缩域名格式。TTL：指明资源记录可在缓存中保留的秒数。资源数据：可能是IP地址、管理机构信息、附加信息。类型：指明资源是有关IP地址的、邮件交换机名、CPU和操作系统、别名的规范名字等类型。9/17/202440Internet 原理简介TCP/IP简介F以上讲了域名系统的原理，它是一个高效的分布式多级的将域名转换成IP地址的系统。当用户通过域名请求一个主机上的服务时候，系统通过多个域名服务器将对端主机的域名转换成对方的IP地址，然后它们就可以通过IP地址进行Internet上的通信。9/17/202441Internet原理IP路由F当IP分组被送到直接与该网络相连的路由器以后，路由器就要对该分组进行处理。从IP协议的学习我们知道，需要路由的携带IP分组的帧送到路由器是靠分组中路由器的MAC地址而不是其IP地址来标识这段行程的。该帧在通过路由器的数据链路层时，路由器将帧头去掉，将IP数据报送到路由器的IP层。路由器拿到该数据报的目的IP地址，如果它发现该地址不是自己的IP地址。它将通过路由将数据报转发到下一路由器或目标主机。路由器在路由时，是靠其中的路由表为依据的。在详细地讨论路由器中的IP路由算法前，我们来看一下路由表。F在进行分组投递时，路由器分两个阶段：1、如何到达目标主机的网络。2、分组到了目标网络后，由终端路由器将分组送到目标主机。一般来说，第一个阶段才是路由的实质阶段，它关系到分组穿越网间网的路径。所以，在网络上路由是以目标IP地址中的网络号为依据的。这样可以只关心目标网络的信息，而不用关心目标主机的信息，从而简化路由表，提高路由效率。典型地，路由表包含许多(N,R,D)向量，其中N是目的网络的IP地址，R是为了到达相应目的网络要经过的下一个路由器的IP地址(下一跳，next hop)，D是到该网络要经过的跳数(代价)。一面是一个路由表的例子：9/17/202442Internet原理IP路由10.0.0.0Q20.0.0.0R30.0.0.0S40.0.0.0 20.0.0.0 直接到达 1 30.0.0.0 直接到达 1 10.0.0.0 20.0.0.5 2 40.0.0.0 30.0.0.7 2R中的路由表网络路由器20.0.0.510.0.0.530.0.0.620.0.0.630.0.0.740.0.0.7在路由表中，一般还有默认路由。当表中没有到达目标网络的下一跳时，分组将送到默认路由器。在路由表中该项网络号为0.0.0.0。另外，虽然路由是基于网络，但多数IP路由软件允许把每个主机的路由作为特例来指定。这样可以便于测试和达到特别的安全性要求。综上，得到路由器的路由算法：跳数9/17/202443Internet原理IP路由 RouteDatagram(Datagram,RortingTable)从数据报中抽取出目的IP地址D，计算网络前缀N；if N与任何直接连接的网络地址匹配 then在该网络上把数据报投递到目的地D上(包括把D转换成一个物理地址、封装数据报并发送该帧。)else if 表中包含了一个到D的指定主机路由 then把数据报发送到表中指定的下一站else if 表中包含到网络N的一个路由 then把数据报发送到表中指定的下一站else if 表中包含一个默认路由 then把数据报发送到表中指定的默认路由器上else 宣布路由出错；9/17/202444Internet原理IP路由F随着Internet的发展，Internet的体系结构也在不断变化(核心结构、对等结构、自治域集合结构)。路由协议随着Internet的规模的增大和体系结构的变化也在不断发展。这里只讲述发展到现在的Internet的路由，我们先从Internet的体系结构讲起。我们知道，Internet是由很多路由器连接起来的，但并不是所有的路由器都是完全对等的，不同的路由器在Internet中的位置和作用可能是不一样的。事实上，Internet包括两部分：主干和外围。其中主干由主干网络和连接主干和外围的核心路由器组成，外围部分划分为若干自治系统。这样，它构成一个树形组织结构。主干网络路由器路由器.LAN自治系统核心系统自治系统自治系统LANLANLANLAN.核心9/17/202445Internet原理IP路由F从上面的体系结构可以看出，Internet路由包括两部分：自治系统内的路由和自治系统间的路由(由于核心网络实际上也是一个自治系统，只是它连接了其它的自治系统)。所谓自治系统，它是一个处于一个管理机构控制下的网络和路由器的群组，在一个自治系统内的路由器可以自由地寻找路由、广播路由、确认路由以及检测路由的一致性的机制。在位于两个自治系统的边界路由器负责在这两个自治系统之间交换路由信息，这样的边界路由器称特权路由器。在对这两部分路由的具体介绍之前，我们先看一下路由中的两种基本算法：矢量距离算法和链路状态算法。9/17/202446Internet原理IP路由F思想：基于将最短全局路由信息逐步扩散全局路由信息逐步扩散的思想。F矢量距离路由算法1、路由器在启动时对路由表进行初始化，对每个与自己直接相连的网络生成一个表项。路由表中的每个项目指出了一个目的网络、给出相应的距离(一般以跳数为单位)和到达该网络的下一跳(初试化时，相连网络的下一跳为“直接”)2、更新路由：路由器周期性地向直接相连的其他路由器发送自己的路由表，当一个路由器K收到它相邻的路由器J发来的一个更新报文后，它按以下规则来更新自己的路由表。u如果J知道去某个目的网络的路由有更短的距离N，K将自己的路由表中到相应网络的距离改为N+1，下一跳为J。u如果J列出了K不知道的目的网络，在K路由表中将增加到该网络的一项，其中下一跳为J，距离为J中的距离+1。u如果K原来到目的网络的路由经过J而J到该网络的距离变化为N，K就修改自己路由表中相应的项目，其中距离改为N+1。u如果K中原来到目的网络经过J，而J中没有到该网络的路由，则K删除相应的项目。F特征：1、基于逐步扩散，收敛慢，实现简单。2、参加路由交流的路由器多(所有) ，报文数量大。3、每一个报文长度大(更新报文包括每一个可达网络项目)。9/17/202447Internet原理IP路由F思想：基于同步(收集链路状态组成全局信息)每个路由器中的网络网络拓扑拓扑图(以为路由器节点，可通的网络为边，线路状态为距离或代价的无向图)，独立计算最短路径独立计算最短路径(包括链路带宽、拥塞情况等因素所组成的链路代价)。F链路状态算法(SPF,Shortest Path First，最短路径优先)1、测试相邻路由器状态：路由器周期性发送短报文，询问邻站是否可达，如果邻站在 n 次询问中有 k 次应答，并且最后有连续两次应答，说明相邻路由器处于活跃状态，否则，它处于故障状态。2、广播链接状态：路由器利用上一步中的结果周期性地向参与算法的路由器广播自己与相邻路由器的链接状态报文。这种报文指出一对路由器之间是否能够通信。3、链接状态报文到达之后，路由器把链接状态标为正常或故障，更新自己的网络拓扑图。4、链接状态变化之后，路由器利用戴克斯特拉(Dijkstra)最短路径优先算法对相应的拓扑图计算到参加算法的每个网络的最短路径。F特征：1、每个路由器中有一张标出所有路由器及其链接状态的网络拓扑图。2、只传输链接状态短报文，传送信息少。3、每个路由器独立计算最短路径，它确保了路由算法的收敛性，但实现复杂。9/17/202448Internet原理IP路由F前面讲了路由问题中的两种基本算法。现在开始介绍Internet中的两部分路由。首先看一下自治系统内的路由协议(内部路由协议)，在自治系统内，路由器间通过它来建立路由表。内部路由协议有许多种，包括RIP(Routing Information Protocol)、HELLO、OSPF(Open Shortest Path First)协议，它们统称为IGP(Interior Gateway Protocol)。其中，RIP是过去使用较多的协议，HELLO已废弃不用，OSPF正逐渐被越来越多的厂家支持。FRIP协议RIP协议采用矢量距离算法。运行RIP的设备可能包括主机和路由器，其中主机只是监听路由报文并更新自己的路由表。运行RIP的路由器每30秒钟广播(内部广播)一次路由报文，该报文包括(N,D)向量。其中N是网络号，D是跳数。由于只考虑跳数而不考虑线路情况来衡量最短路径，从而不一定得到好的路由结果，所以许多RIP软件在通过低速网络路由时人为增加了条数。为了处理路由器故障带来的问题，RIP规定，对某路由如果自收到该路由通告开始，180秒后还没有收到该路由的再一次通告，则认为该路由变为无效路由。另外，在RIP中要处理慢收敛问题(路由循环问题)。u例：建立路由表-连接失效引起IP报文进入路由循环-路由表更新引起跳数增加。网络1R1R29/17/202449Internet原理IP路由F为了解决路由循环问题，RIP首先规定：路由信息中的最大跳数不能大于16，若等于16则表示该路由不可达。另外，它还包括如下技术：水平分割法、抑制法、毒性逆转法和触发更新法。F有了RIP协议的思想和概念，下面我们具体介绍一下RIP的报文格式(内容包括目的网络和距离)：9/17/202450Internet原理IP路由标识 参数命令 版本 全零网1协议 全零网1的IP地址全零全零到网1的距离(跳数)031168网2协议 全零网2的IP地址全零全零到网2的距离(跳数).9/17/202451Internet原理IP路由F说明：1、命令：1-请求部分或全部路由信息。 2-响应路由信息报文。 但大多数情况下是发送广播路由信息报文。2、版本：为1。RIP V2支持子网路由。3、网络协议：指出网络地址域的地址格式，使得它可以适应其它网络协议。若是IP地址，则它为2。4、网络地址域：RIP包含14个字节的地址域。5、指出到相应网络的跳数。FRIP报文的传输RIP工作在UDP的520端口之上，它依靠UDP来传输并指明报文长度。所以，路由信息报文也是最终靠IP来传送的。由于路由表更新发生在相邻路由器之间，所以报文在IP层采用全1网络号填入目的IP地址。同样，在链路层用全1物理地址广播。由于一个路由器连接多个网络，所以它是同时向多个网络广播。F例：9/17/202452Internet原理IP路由3142R1R3R2初始化-传输-扩散9/17/202453Internet原理IP路由F前面介绍了RIP协议，下面看一下OSPF协议。OSPF是一种基于SPF算法的内部路由协议。每个路由器中有一张网络拓扑图，路由器间通过广播它相邻的链接状态来同步拓扑图，路由器独立计算它到每个网络的最短路径。另外，OSPF还具有如下功能：1、包含TOS路由。对从相同的出发点到相同的目的地的数据报可以按照其TOS的不同走不同的路由。2、提供负载均衡功能。如果管理者规定了若干条代价相同的路由，OSPF会把通信量均匀地分配给这几条路由。3、提供路由信息数据鉴别机制。防止某个恶意的用户进行电子欺骗从而控制路由4、支持特定主机路由、子网路由、特定网络路由。5、提供虚拟链路功能。OSPF允许管理者超越物理网络细节而抽象出来的虚拟网络拓扑结构。这样，在路由拓扑图上的两个路由器之间的一条虚拟链接，可能它们的物理连接要通过整个网络进行，但在路由通告时，仿佛它们处于同一个物理网络之内。6、OSPF允许交换外部路由信息。在内部路由器之间发送更新报文时可以包括从外部网络得到的路由信息，但在报文格式中区分了信息的来源。7、对多点接入网络，用指定路由器来减少广播次数。一个物理网络内的多个路由器向指定的路由器发送链路状态报文，由指定的路由器代表该网络向连接在该网络上的其它路由器发送链路状态报文。9/17/202454Internet原理IP路由FOSPF的报文格式一共有五种类型的OSPF报文，它们具有同样结构的首部(下图)：标识 参数版本 类型 报文长度源路由器IP地址区域标识符校验和 鉴别类型鉴别(03B)鉴别(47B)0168类型：1-HELLO报文，测试邻站可达性。2-网络拓扑数据库报文。3-链路状态请求报文。4-链路状态更新报文。5-链路状态确认报文。源路由器IP地址：发出报文的路由器，指明了链路的一端。区域标识符：指出参与算法的区域标号。鉴别类型：0-不鉴别；1-用口令鉴别。319/17/202455Internet原理IP路由下面我们看一下这五种类型的报文的完整格式：1、HELLO报文标识 参数类型=1的OSPF首部(24B)网络掩码 失效定时器 HELLO间隔 路由器优先级指定路由器备份指定路由器邻站1的IP地址0162431.邻站n的IP地址9/17/202456Internet原理IP路由网络掩码：指出发送报文的网络掩码(为了完成子网路由）。失效定时器：邻站超过定时值(秒)还没有反应，就认为它不能应答。HELLO间隔：以秒计的发送HELLO报文的周期。指定路由器：代表多点接入网络上的所有路由器发送路由信息报文的路由器。后备指定路由器：用于防止指定路由器故障。路由器优先级：如果该网络还没有指定路由器，则优先级最高的路由器将成为指定路由器。一个路由器上每块网卡的优先级可以分别配置。邻站IP地址：表示发送者最近收到邻站HELLO报文 的IP地址。9/17/202457Internet原理IP路由2、拓扑数据库报文：描述了整个拓扑结构(链路、节点)标识 参数类型=2的OSPF首部(24B) 全0 I M S数据库序号链路类型链路标识通告路由器0162431链路序号链路校验和 链路年龄829.拓扑数据库报文是在路由器初始化时由它的邻站送来的，它初始化路由器的拓扑图。 9/17/202458Internet原理IP路由I、M、S 比特：拓扑数据库可能很大，所以要进行分片。在第一片中，I=1；若有后续报文，则M=1；S=1表示由主方发送，S=0表示由从方发送，这样能标明发出的报文和确认接收报文。数据库序号：使接收方知道是否有丢失的报文。链路类型：指明一条链路的属性。1-路由器链路；2-网络(子网)链路；3-到IP网络的链路；4-到边界路由器(特权路由器)的链路，特权路由器要负责和外部网络交流路由信息；5-外部链路(到另一个区域)。其中，3和4统称为简要链路(Summary Link)。链路标识：链路编号，根据链路类型而定。通告路由器：指出通告该链路的路由器地址。链路序号：由发送该报文 的路由器生成的整数编号。接收方按次编号重建拓扑数据库。链路年龄：指出链路建立的时间(秒)，帮助重建拓扑数据库。描述一条链路9/17/202459Internet原理IP路由3、链路状态请求报文标识 参数类型=3的OSPF首部(24B)链路类型链路标识通告路由器01631.当路由器发现自己的拓扑结构中某部分信息过时时，可以请求邻站提供相应部分的更新信息。 9/17/202460Internet原理IP路由4、链路状态更新报文：路由器广播链路状态标识 参数类型=4的OSPF首部(24B)链路状态通告数链路状态通告1.01631链路状态通告n每个链路状态通告包括相同的首部结构：链路年龄 链路类型链路标识通告路由器链路序号链路校验和 长度016319/17/202461Internet原理IP路由对不同的链路类型，跟在首部后面的数据格式是不一样的。对应于链路类型1、2、3和4、5共四种数据格式，这里不一一描述。5、链路状态确认报文：确保路由器正确收到链路状态类型=5的OSPF首部(24B)链路状态首部链路状态首部指明它收到了那些链路状态。.9/17/202462Internet原理IP路由F前面介绍了报文格式，下面看一下报文的传输。OSPF报文的传输直接工作在IP之上，在IP头中用“协议”域为89来指明数据是OSPF报文。OSPF的链路状态的广播和RIP的路由信息的广播具有很大不同。在广播链路状态更新报文时，直接的传输只限于在相邻的路由器之间进行，但它不是用点到点直接传输，而是用组播地址224.0.0.5和224.0.0.6进行广播。也就是说，在它打入IP包时，IP头中的目的地址是以上的组播地址，但为了只在相邻的路由器之间传播，要设IP包的TTL=1。在一个路由器接收到它邻站传来的链路状态报文后，它查看相应的链路和它已经有的链路状态是否一样。若不一样，则它以它自己为源以TTL=1广播到它的邻站；否则，它不再进一步传播。这样逐步传播(Flood)，一个新的链路状态会广播到自治系统中的所有路由器。而RIP的路由信息广播只在物理网络内部进行。但这两种协议也有相同的地方，路由器都会同时向与它相连的所有物理网络广播。9/17/202463Internet原理IP路由F上面我们介绍了两种自治系统内的路由协议(更新路由表的协议)。下面看一下自治系统间的路由协议EGP(Exterior Gateway Protocol，外部网关协议)。F由于一个自治系统一般包含多个物理网络，自治系统间要用EGP来通告到自治系统内部的网络的可达信息。其典型工作环境见下图：AS1AS2AS1的特权路由器AS2的特权路由器R1R2R1和R2之间交换它们各自AS内部的网络可达信息。9/17/202464Internet原理IP路由FEGP具有三大功能：1、邻站获取，路由器可以请求另一AS的某路由器成为自己的外部邻站(EGP邻站)。2、邻站测试，不断测试邻站是否可达。3、与EGP邻站交换路由信息，通过周期性的路由刷新报文交换来实现FEGP的报文格式EGP规定了四类报文类型(各类报文又用代码分成若干子类型共九种报文)：EGP报文类型描述获取请求请求路由器成为邻站获取证实答应成为邻站获取拒绝拒绝成为邻站终止请求终止邻站关系终止证实答应终止邻站关系HELLO请求邻站回答是否活跃I Heard You对HELLO的应答轮询请求请求更新网络的路由路由更新网络可达信息Error对不正确报文的响应类型号代码3031323334505120/1109/17/202465Internet原理IP路由F所有的报文都有固定的首部说明报文类型：版本 类型 代码 状态校验和 AS编号序号01631824AS编号：指出发出报文的AS编号。序号：用于同步请求和应答。下面看一下除首部以外的数据部分的格式：1、邻站获取报文(类型号为3)HELLO间隔01631轮询间隔轮询间隔：用于要求对方控制路由更新的最高频率。9/17/202466Internet原理IP路由它只有首部，按照n中取k的原则来确认邻站是否正常。2、邻站可达性报文(类型号为5)3、EGP轮询请求报文 (类型号为2)保留01631IP源网络路由器用EGP轮询请求请求获得网络的可达信息。IP源网络：指出报文应该传向哪个网络(EGP见工作环境图)。5、路由更新报文 (类型号为1)用路由更新报文将网络可达信息传送到EGP邻站。关于网络的可达信息有“第三方”限制：路由器只通告它自己AS内的网络可达信息，而不能通告它外部的网络可达信息。9/17/202467Internet原理IP路由EGP采用适量距离算法中路由信息结构来传送AS内的网络可达信息。传送的内容也包括网络号、距离(代价)，这些信息指出了AS内每个路由器到其中的每个网络的距离。另外，特权路由器也向自己的AS内广播从外部邻站接收到的路由信息，IP数据报在寻找路由时可以利用这些外部路由信息，在AS内就可以知道它的相邻的AS中的某个网络是否可达。注意，在不同AS中的距离度量标准可能是不一样的。所以在IP数据报寻找路由时，它不能对内部路由和外部路由等同对待，这就要将内部路由和外部路由区别开，EGP通过分别通告内部路由和外部路由来区分它们。EGP规定，如果报文中的距离为255，则表示该网络不可达。路由更新报文由一系列块(AS全局路由表)组成，见下图：9/17/202468Internet原理IP路由内部路由器数 外部路由器数01631IP源网络824路由器1的IP地址(无网络前缀)距离组数距离D11 距离D11网络数在距离D11的网络1在距离D11的网络2.距离D12 距离D12网络数在距离D12的网络1在距离D12的网络2.第一个块9/17/202469Internet原理IP路由F前面介绍了外部路由和内部路由，这里做一个总结：外部路由协议提供AS间的可达信息。内部路由协议建立AS内部的路由表。AS内的特权路由器要负责以上两项工作。要注意的是，一个AS的特权路由器可能不只是一个。当IP数据报在寻找路由时，路由器根据其中的路由表进行路由选择(见前面的路由器路由算法)。到同一个AS内的数据报根据内部路由信息路由；要跨越AS的数据报在源AS可能知道目的网络是否可达，也可能不知道，如果它不知道，数据报将交给核心路由器网络，由它进行数据报的处理。9/17/202470Internet原理其它F关于TCP/IP还有其它一些内容，包括ICMP(Internet Control Message Protocol，差错与控制报文协议)、IGMP(Internet Group Management Protocol，Internet组播)、IPng(IP Next Generation，IP V6)、 IP Over ATM以及IP上的其它应用协议集(如多媒体中的RTP、RTCP、RSVP)、安全问题。FICMP处理IP传输中差错控制，如向源端报告目的地不可达；进行拥塞和流控、进行路由重定向和进行时间同步等。FIGMP处理IP包的多点传输，在OSPF中就有应用。它依靠网络号为224.0.0.0的组播地址来实现。FIP V6是目前IP的下一个版本，简单地说： IP V6=IP V4+地址空间+QOS 它提供了更大的地址空间(16B)，并能满足QOS的要求。9/17/202471附录一个例子路由表C:WINDOWSroute printActive Routes: Network Address Netmask Gateway Address Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.2.1 192.168.2.237 1 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.2.237 192.168.2.237 1 192.168.2.237 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1 192.168.2.255 255.255.255.255 192.168.2.237 192.168.2.237 1 224.0.0.0 224.0.0.0 192.168.2.237 192.168.2.237 1 255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.2.237 0.0.0.0 19/17/202472Internet 原理及应用简介参考书F用TCP/IP进行网际互连(V13)，Douglas Comer著，林瑶等译，电子工业出版社，1998，第三版。Volume 1：原理、协议和体系结构Volume 2：设计、实现和内部构成Volume 3：客户机服务器编程和应用FTCP/IP网络原理与应用，周明天、汪文勇，清华大学出版社，1993F计算机网络，Tanenbaum著，何长生等译，成都科大出版社，1989FInternet信息服务器技术，Joel Millecan等著，孟庆昌等译，清华大学出版社，1998F多媒体通信网，蒋林涛 编，人民邮电出版社，1998FNT Server与TCP/IP详解，Mark Minasi等著，邱仲潘译，电子工业出版社，1998FIntranet宝典，Lynn Bremner等著，王玉琳等译，电子工业出版社，1997FRFC1583，19949/17/202473