網(wǎng)絡(luò)互連與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議課件

6.1 網(wǎng)絡(luò)互連概述（網(wǎng)絡(luò)互連概述（1）6.1.1 6.1.1 網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連：網(wǎng)絡(luò)互連：為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的連通性和互操作能力，用為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的連通性和互操作能力，用戶可以相互透明地交換信息而將不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接戶可以相互透明地交換信息而將不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)(Heterogeneity)(Heterogeneity)：硬件和軟件平臺差異硬件和軟件平臺差異n軟件平臺差異軟件平臺差異:DOS、Windows、OS/2、Unix、Macintoshn通信介質(zhì)差異通信介質(zhì)差異:雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、無線、衛(wèi)星雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、無線、衛(wèi)星n網(wǎng)絡(luò)范圍差異網(wǎng)絡(luò)范圍差異：LANLAN、MANMAN、WANWAN多平臺、多協(xié)議的異種網(wǎng)絡(luò)共存：多平臺、多協(xié)議的異種網(wǎng)絡(luò)共存：沒有一種平臺和網(wǎng)絡(luò)沒有一種平臺和網(wǎng)絡(luò)能夠解決所有的應(yīng)用問題能夠解決所有的應(yīng)用問題通用服務(wù)通用服務(wù)(Universal Service)(Universal Service)：允許任意兩臺計算機(jī)允許任意兩臺計算機(jī)通信通信網(wǎng)絡(luò)互連的目標(biāo)：網(wǎng)絡(luò)互連的目標(biāo)：實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的通用服務(wù)實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的通用服務(wù)InternetInternet：網(wǎng)間網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)間網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)6.1.1 6.1.1 網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連的必要性網(wǎng)絡(luò)互連的必要性n各種類型的通信子網(wǎng)將長期地共存下去；各種類型的通信子網(wǎng)將長期地共存下去；n實現(xiàn)更大范圍的資源共享；實現(xiàn)更大范圍的資源共享；n利用交換技術(shù)劃分虛擬子網(wǎng)利用交換技術(shù)劃分虛擬子網(wǎng)調(diào)節(jié)負(fù)載與性能調(diào)節(jié)負(fù)載與性能有利于網(wǎng)絡(luò)安全和故障隔離有利于網(wǎng)絡(luò)安全和故障隔離Router圖圖6-1 用路由器連接的兩個物理網(wǎng)絡(luò)用路由器連接的兩個物理網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A A網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)B B6.1 網(wǎng)絡(luò)互連概述（網(wǎng)絡(luò)互連概述（2）6.1.2 6.1.2 網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)與互連網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)與互連項目項目服務(wù)服務(wù)項目項目服務(wù)服務(wù)提供的服務(wù)提供的服務(wù)面向連接與無連接面向連接與無連接錯誤處理錯誤處理可靠的，有序及無序投遞可靠的，有序及無序投遞協(xié)議協(xié)議IP、IPX、AppleTalk等等流控制流控制滑動窗口，速率控制，無滑動窗口，速率控制，無尋址尋址平面式平面式(802)與層次式與層次式(IP)擁塞控制擁塞控制丟棄分組，組塞分組丟棄分組，組塞分組組播組播提供與不提供提供與不提供安全安全保密規(guī)則、加密保密規(guī)則、加密分組大小分組大小各網(wǎng)絡(luò)有自己的最大值各網(wǎng)絡(luò)有自己的最大值參數(shù)參數(shù)不同的超時、流規(guī)范不同的超時、流規(guī)范QoS存在與不存在存在與不存在計費計費連接時間，分組數(shù)，字節(jié)數(shù)，無連接時間，分組數(shù)，字節(jié)數(shù)，無表表6-1 6-1 網(wǎng)絡(luò)間可能存在的差異網(wǎng)絡(luò)間可能存在的差異6.1.2 6.1.2 網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)與互連網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)與互連常用的兩種流行的互連方式常用的兩種流行的互連方式n面向連接的虛電路面向連接的虛電路n無連接的數(shù)據(jù)報無連接的數(shù)據(jù)報另外一種連接方式：另外一種連接方式：隧道技術(shù)隧道技術(shù)(Tunneling)(Tunneling)n應(yīng)用于以下情況：源與目的網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)，但兩者間的網(wǎng)絡(luò)不同應(yīng)用于以下情況：源與目的網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)，但兩者間的網(wǎng)絡(luò)不同n利用隧道技術(shù)解決組播跨越區(qū)域問題利用隧道技術(shù)解決組播跨越區(qū)域問題如果組播成員跨越了多個區(qū)域，則發(fā)送者組播信息時，由本區(qū)如果組播成員跨越了多個區(qū)域，則發(fā)送者組播信息時，由本區(qū)域的支持組播的路由器將組播包封裝成普通域的支持組播的路由器將組播包封裝成普通IPIP包包采用點采用點-點的路由將其傳送到其他組播區(qū)域點的路由將其傳送到其他組播區(qū)域接收區(qū)域支持組播的邊界路由器解包，然后組播給本區(qū)域的組接收區(qū)域支持組播的邊界路由器解包，然后組播給本區(qū)域的組成員成員隧道技術(shù)的細(xì)節(jié)問題由兩端的路由器進(jìn)行處理隧道技術(shù)的細(xì)節(jié)問題由兩端的路由器進(jìn)行處理現(xiàn)在比較流行的現(xiàn)在比較流行的VPN就是隧道技術(shù)的代表就是隧道技術(shù)的代表6.1.2 網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)與互連網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)與互連1R2RWANLANLAN圖圖6-2 分組經(jīng)過隧道在兩個分組經(jīng)過隧道在兩個LAN之間傳送之間傳送IP以太幀以太幀以太幀以太幀WANWAN分組中包含分組中包含IPIP分組分組IPIP6.1 網(wǎng)絡(luò)互連概述（網(wǎng)絡(luò)互連概述（3）6.1.3 6.1.3 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備兩個網(wǎng)絡(luò)之間互連時，差異可以表現(xiàn)在兩個網(wǎng)絡(luò)之間互連時，差異可以表現(xiàn)在OSI 7OSI 7層的任層的任一層上一層上nOSIOSI系統(tǒng)之間的互連系統(tǒng)之間的互連n非非OSIOSI系統(tǒng)與系統(tǒng)與OSIOSI系統(tǒng)互連系統(tǒng)互連n非非OSIOSI系統(tǒng)之間的互連系統(tǒng)之間的互連按照互連針對哪一層，網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備分為按照互連針對哪一層，網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備分為4 4種種n中繼器中繼器(Repeater)(Repeater)n網(wǎng)橋網(wǎng)橋(Bridge)(Bridge)n路由器路由器(Router)(Router)n網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(Gateway)(Gateway)6.1.3 6.1.3 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備互連設(shè)備的位置與用途互連設(shè)備的位置與用途OSI層層互連設(shè)備互連設(shè)備用途用途物理層物理層中繼器、集線器中繼器、集線器在電纜段間復(fù)制比特流在電纜段間復(fù)制比特流數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋、第二層交換網(wǎng)橋、第二層交換在在LAN間存儲轉(zhuǎn)發(fā)幀間存儲轉(zhuǎn)發(fā)幀網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層路由器、第三層交換路由器、第三層交換在不同網(wǎng)間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組在不同網(wǎng)間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組傳輸層以上傳輸層以上網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)提供不同體系間互連接口提供不同體系間互連接口表表6-2 互連設(shè)備在互連設(shè)備在OSI中的位置及其用途中的位置及其用途6.1.3 6.1.3 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備n中繼器中繼器中繼器的作用是對弱信號再生，并將再生信號發(fā)送中繼器的作用是對弱信號再生，并將再生信號發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的其他分支上；到網(wǎng)絡(luò)的其他分支上；中繼器工作在物理層，只能用來連接具有相同物理中繼器工作在物理層，只能用來連接具有相同物理層協(xié)議的層協(xié)議的LANLAN；中繼器不能糾正錯誤信號。

它們只是轉(zhuǎn)發(fā)信號，但中繼器不能糾正錯誤信號它們只是轉(zhuǎn)發(fā)信號，但同時它們也轉(zhuǎn)發(fā)了信號的噪聲；同時它們也轉(zhuǎn)發(fā)了信號的噪聲；使用中繼器必須遵守使用中繼器必須遵守MACMAC協(xié)議的定時特性，不能突協(xié)議的定時特性，不能突破總的最大距離；破總的最大距離；n以太網(wǎng)的以太網(wǎng)的5-4-35-4-3規(guī)則：最多規(guī)則：最多4 4個中繼器，連接個中繼器，連接5 5個個線纜段，其中只有線纜段，其中只有3 3個線纜段可以連接計算機(jī)個線纜段可以連接計算機(jī)中繼器中繼器集線器集線器(Hub)(Hub)：多端口的中繼器：多端口的中繼器集線器能支持各種不同的傳輸介質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸速率集線器能支持各種不同的傳輸介質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸速率集線器分為：集線器分為：n獨立式集線器獨立式集線器n堆疊式集線器堆疊式集線器n模塊式集線器模塊式集線器n智能型集線器智能型集線器圖圖6-3 6-3 集線器示意圖集線器示意圖n中繼器中繼器集線器：多端口的中繼器集線器：多端口的中繼器圖圖6-4 6-4 用集線器組建的用集線器組建的LANLAN6.1.3 6.1.3 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備n網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋與中繼器的不同之處網(wǎng)橋與中繼器的不同之處:它能夠解析收發(fā)的數(shù)據(jù)。

它能夠解析收發(fā)的數(shù)據(jù)網(wǎng)橋?qū)儆诰W(wǎng)橋?qū)儆贠SI OSI 模型的數(shù)據(jù)鏈路層模型的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層能夠進(jìn)行流控制、糾錯處理以及地址分析數(shù)據(jù)鏈路層能夠進(jìn)行流控制、糾錯處理以及地址分析網(wǎng)橋能夠解析它所接受的幀，并能指導(dǎo)如何把數(shù)據(jù)傳網(wǎng)橋能夠解析它所接受的幀，并能指導(dǎo)如何把數(shù)據(jù)傳送到目的地送到目的地n它能夠讀取目標(biāo)地址信息它能夠讀取目標(biāo)地址信息(MAC)(MAC)，并決定是否向網(wǎng)絡(luò)的，并決定是否向網(wǎng)絡(luò)的其他段轉(zhuǎn)發(fā)其他段轉(zhuǎn)發(fā)(重發(fā)重發(fā))數(shù)據(jù)包，而且，如果數(shù)據(jù)包的目標(biāo)數(shù)據(jù)包，而且，如果數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址與源地址位于同一段，就可以把它過濾掉地址與源地址位于同一段，就可以把它過濾掉n當(dāng)節(jié)點通過網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)時，網(wǎng)橋就會根據(jù)已知的當(dāng)節(jié)點通過網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)時，網(wǎng)橋就會根據(jù)已知的MAC MAC 地址和它們在網(wǎng)絡(luò)中的位置建立地址表網(wǎng)橋利用地地址和它們在網(wǎng)絡(luò)中的位置建立地址表網(wǎng)橋利用地址表來決定是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包還是把它過濾掉址表來決定是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包還是把它過濾掉n網(wǎng)橋網(wǎng)橋網(wǎng)橋不能解析高層數(shù)據(jù)，如網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，所以它們不能網(wǎng)橋不能解析高層數(shù)據(jù)，如網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，所以它們不能分辨不同的協(xié)議分辨不同的協(xié)議圖圖6-5 6-5 網(wǎng)橋：過濾或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀網(wǎng)橋：過濾或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀n網(wǎng)橋網(wǎng)橋幾種重要的橋接技術(shù)幾種重要的橋接技術(shù)n透明橋接技術(shù)透明橋接技術(shù)(Transparent Bridge)：用于以太網(wǎng)用于以太網(wǎng)n源路由橋接技術(shù)源路由橋接技術(shù)(Source Routing Bridge)：用于用于令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)n翻譯橋接技術(shù)：翻譯橋接技術(shù)：連接以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)連接以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)n源路由透明橋接技術(shù)：源路由透明橋接技術(shù)：將透明橋接技術(shù)和源路由將透明橋接技術(shù)和源路由橋接技術(shù)的算法相結(jié)合，以適應(yīng)在以太和令牌環(huán)橋接技術(shù)的算法相結(jié)合，以適應(yīng)在以太和令牌環(huán)網(wǎng)的混合環(huán)境下的通信網(wǎng)的混合環(huán)境下的通信n網(wǎng)橋網(wǎng)橋20 20 世紀(jì)世紀(jì)80 80 年代早期，開發(fā)網(wǎng)橋是為了轉(zhuǎn)發(fā)年代早期，開發(fā)網(wǎng)橋是為了轉(zhuǎn)發(fā)同類網(wǎng)絡(luò)間傳遞的數(shù)據(jù)包。

此后，網(wǎng)橋已經(jīng)同類網(wǎng)絡(luò)間傳遞的數(shù)據(jù)包此后，網(wǎng)橋已經(jīng)進(jìn)化到了可以處理不同類型網(wǎng)絡(luò)間傳遞的數(shù)進(jìn)化到了可以處理不同類型網(wǎng)絡(luò)間傳遞的數(shù)據(jù)包據(jù)包盡管更高級的路由器和交換機(jī)取代了很多網(wǎng)盡管更高級的路由器和交換機(jī)取代了很多網(wǎng)橋，但它們?nèi)匀环浅＿m合某些場合橋，但它們?nèi)匀环浅＿m合某些場合n有些網(wǎng)絡(luò)需要利用網(wǎng)橋過濾傳向各種不同節(jié)點的有些網(wǎng)絡(luò)需要利用網(wǎng)橋過濾傳向各種不同節(jié)點的數(shù)據(jù)以提高網(wǎng)絡(luò)性能這些節(jié)點因此而能用更少數(shù)據(jù)以提高網(wǎng)絡(luò)性能這些節(jié)點因此而能用更少的時間和資源偵聽數(shù)據(jù)的時間和資源偵聽數(shù)據(jù)n網(wǎng)橋還可以檢測出并丟棄出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)包網(wǎng)橋還可以檢測出并丟棄出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)包n最重要的是網(wǎng)橋能夠突破原來的最大傳輸距離的最重要的是網(wǎng)橋能夠突破原來的最大傳輸距離的限制從而可以方便地擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)限制從而可以方便地擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)6.1.3 6.1.3 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)可以把一個網(wǎng)絡(luò)從邏輯上劃分成幾個較小的段交換機(jī)可以把一個網(wǎng)絡(luò)從邏輯上劃分成幾個較小的段交換機(jī)屬于交換機(jī)屬于OSI OSI 模型的數(shù)據(jù)鏈路層，并且，它還能夠模型的數(shù)據(jù)鏈路層，并且，它還能夠解析出解析出MAC MAC 地址信息地址信息n從這個意義上講，交換機(jī)與網(wǎng)橋相似。

事實上，它相當(dāng)于多從這個意義上講，交換機(jī)與網(wǎng)橋相似事實上，它相當(dāng)于多個網(wǎng)橋交換機(jī)的每一個端口都扮演一個網(wǎng)橋的角色，而且每交換機(jī)的每一個端口都扮演一個網(wǎng)橋的角色，而且每一個連接到交換機(jī)上的設(shè)備都可以享有它們自己的專一個連接到交換機(jī)上的設(shè)備都可以享有它們自己的專用信道用信道交換的基本功能就是轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流，將輸入端口與輸出交換的基本功能就是轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流，將輸入端口與輸出端口對應(yīng)起來端口對應(yīng)起來n交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)和路由器交換機(jī)和路由器n交換機(jī)提供交換功能，也可能提供一些特別服務(wù)交換機(jī)提供交換功能，也可能提供一些特別服務(wù)n路由器提供路由功能、交換功能以及特別服務(wù)路由器提供路由功能、交換功能以及特別服務(wù)第二層交換第二層交換n根據(jù)第二層地址轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流根據(jù)第二層地址轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流n執(zhí)行交換功能執(zhí)行交換功能n可能提供特別服務(wù)可能提供特別服務(wù)(如報文過濾如報文過濾)第三層交換第三層交換n基于第三層基于第三層(L3)(L3)地址轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流地址轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流n執(zhí)行交換功能執(zhí)行交換功能n可能提供特別服務(wù)可能提供特別服務(wù)(如認(rèn)證如認(rèn)證)n執(zhí)行或不執(zhí)行路由功能執(zhí)行或不執(zhí)行路由功能n交換機(jī)交換機(jī)圖圖6-6 6-6 局域網(wǎng)交換機(jī)局域網(wǎng)交換機(jī)n交換機(jī)交換機(jī)快捷模式（直通模式）快捷模式（直通模式）n采用快捷模式的交換機(jī)會在接受完整個數(shù)據(jù)包之采用快捷模式的交換機(jī)會在接受完整個數(shù)據(jù)包之前就讀取幀頭，并決定把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)往何處前就讀取幀頭，并決定把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)往何處n采用快捷模式最大的好處就是它的傳輸速率較高采用快捷模式最大的好處就是它的傳輸速率較高n采用快捷模式的交換機(jī)比較適合較小的工作組采用快捷模式的交換機(jī)比較適合較小的工作組存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式n運行在存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式下的交換機(jī)在發(fā)送信息前要運行在存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式下的交換機(jī)在發(fā)送信息前要把整幀數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存并檢查其正確性把整幀數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存并檢查其正確性n采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式的交換機(jī)也可以在不同傳輸速采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式的交換機(jī)也可以在不同傳輸速率的網(wǎng)段間傳輸數(shù)據(jù)率的網(wǎng)段間傳輸數(shù)據(jù)n n交換機(jī)交換機(jī)用交換機(jī)組建虛擬局域網(wǎng)用交換機(jī)組建虛擬局域網(wǎng)用交換機(jī)組建虛擬局域網(wǎng)用交換機(jī)組建虛擬局域網(wǎng)n n第二層交換的的不足之處是處理廣播包的方法不第二層交換的的不足之處是處理廣播包的方法不第二層交換的的不足之處是處理廣播包的方法不第二層交換的的不足之處是處理廣播包的方法不太有效太有效太有效太有效 當(dāng)一個交換機(jī)收到一個廣播包時，便會把它傳到所有其當(dāng)一個交換機(jī)收到一個廣播包時，便會把它傳到所有其當(dāng)一個交換機(jī)收到一個廣播包時，便會把它傳到所有其當(dāng)一個交換機(jī)收到一個廣播包時，便會把它傳到所有其他端口去，可能形成廣播風(fēng)暴他端口去，可能形成廣播風(fēng)暴他端口去，可能形成廣播風(fēng)暴他端口去，可能形成廣播風(fēng)暴n n為了解決廣播風(fēng)暴問題，提高帶寬的使用效率，為了解決廣播風(fēng)暴問題，提高帶寬的使用效率，為了解決廣播風(fēng)暴問題，提高帶寬的使用效率，為了解決廣播風(fēng)暴問題，提高帶寬的使用效率，交換機(jī)可以從邏輯上把一些端口歸并為一個廣播交換機(jī)可以從邏輯上把一些端口歸并為一個廣播交換機(jī)可以從邏輯上把一些端口歸并為一個廣播交換機(jī)可以從邏輯上把一些端口歸并為一個廣播域，從而來組建虛擬局域網(wǎng)域，從而來組建虛擬局域網(wǎng)域，從而來組建虛擬局域網(wǎng)域，從而來組建虛擬局域網(wǎng)n n虛擬局域網(wǎng)可以連接不處于同一地理位置的用戶，虛擬局域網(wǎng)可以連接不處于同一地理位置的用戶，虛擬局域網(wǎng)可以連接不處于同一地理位置的用戶，虛擬局域網(wǎng)可以連接不處于同一地理位置的用戶，而且可以從一個大型局域網(wǎng)中組建一個較小的工而且可以從一個大型局域網(wǎng)中組建一個較小的工而且可以從一個大型局域網(wǎng)中組建一個較小的工而且可以從一個大型局域網(wǎng)中組建一個較小的工作組作組作組作組n交換機(jī)交換機(jī)用交換機(jī)組建虛擬局域網(wǎng)用交換機(jī)組建虛擬局域網(wǎng)圖圖6-7 6-7 一個簡單的虛擬局域網(wǎng)一個簡單的虛擬局域網(wǎng)n交換機(jī)交換機(jī)更高層的交換機(jī)更高層的交換機(jī)n集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)和路由器之間的界限正變集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)和路由器之間的界限正變得越來越模糊得越來越模糊回顧：回顧：交換機(jī)運行在交換機(jī)運行在OSI OSI 模型的第二層模型的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層)，路由器運行在第三層，集線器運行在第一層路由器運行在第三層，集線器運行在第一層n能夠解析第三層數(shù)據(jù)的交換機(jī)被稱作第三層交換能夠解析第三層數(shù)據(jù)的交換機(jī)被稱作第三層交換機(jī)，能夠解析第四層數(shù)據(jù)的交換機(jī)被稱作第四層機(jī)，能夠解析第四層數(shù)據(jù)的交換機(jī)被稱作第四層交換機(jī)交換機(jī)n交換完全是由設(shè)備硬件處理的，而路由則是由設(shè)交換完全是由設(shè)備硬件處理的，而路由則是由設(shè)備的軟件處理的備的軟件處理的n交換機(jī)交換機(jī)更高層的交換機(jī)更高層的交換機(jī)n能解析更高層的數(shù)據(jù)使得交換機(jī)可以執(zhí)行先進(jìn)的過能解析更高層的數(shù)據(jù)使得交換機(jī)可以執(zhí)行先進(jìn)的過濾、統(tǒng)計和安全功能濾、統(tǒng)計和安全功能n第三層和第四層交換機(jī)能夠比路由器更快地傳輸數(shù)第三層和第四層交換機(jī)能夠比路由器更快地傳輸數(shù)據(jù)，而且，比路由器更容易安裝和配置據(jù)，而且，比路由器更容易安裝和配置一般來說，這些交換機(jī)的整體性能還是比不上路由一般來說，這些交換機(jī)的整體性能還是比不上路由器。

例如，很典型的就是它們不能在以太網(wǎng)和令牌器例如，很典型的就是它們不能在以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)間傳輸數(shù)據(jù)，不能打包協(xié)議，也不能優(yōu)化數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)間傳輸數(shù)據(jù)，不能打包協(xié)議，也不能優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸傳輸換言之，如果想連接一個換言之，如果想連接一個10Base T 10Base T 以太網(wǎng)和一個以太網(wǎng)和一個100Base T100Base T以太網(wǎng)，使用交換機(jī)也就足夠了但如果以太網(wǎng)，使用交換機(jī)也就足夠了但如果連接一個令牌環(huán)網(wǎng)和一個以太網(wǎng)，就必須使用路由連接一個令牌環(huán)網(wǎng)和一個以太網(wǎng)，就必須使用路由器了器了(在廣域網(wǎng)中需要路由器，在局域網(wǎng)中盡量使用在廣域網(wǎng)中需要路由器，在局域網(wǎng)中盡量使用交換機(jī)交換機(jī))6.1.3 6.1.3 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備n路由器路由器路由器是一種多端口設(shè)備，它可以連接不同路由器是一種多端口設(shè)備，它可以連接不同傳輸速率并運行于各種環(huán)境的局域網(wǎng)和廣域傳輸速率并運行于各種環(huán)境的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，也可以采用不同的協(xié)議網(wǎng)，也可以采用不同的協(xié)議路由器屬于路由器屬于OSI 模型的第三層模型的第三層(網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層)路由器不僅能追蹤網(wǎng)絡(luò)的某一節(jié)點，還能和路由器不僅能追蹤網(wǎng)絡(luò)的某一節(jié)點，還能和交換機(jī)一樣，選擇出兩節(jié)點間的最近、最快交換機(jī)一樣，選擇出兩節(jié)點間的最近、最快的傳輸路徑的傳輸路徑n基于這個原因，還因為它們可以連接不同類型的基于這個原因，還因為它們可以連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，使得它們成為大型局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中功能網(wǎng)絡(luò)，使得它們成為大型局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中功能強(qiáng)大且非常重要的設(shè)備。

例如，因特網(wǎng)就是依靠強(qiáng)大且非常重要的設(shè)備例如，因特網(wǎng)就是依靠遍布全世界的幾百萬臺路由器連接起來的遍布全世界的幾百萬臺路由器連接起來的n路由器路由器典型的路由器內(nèi)部都帶有自己的典型的路由器內(nèi)部都帶有自己的處理器、內(nèi)處理器、內(nèi)存、電源存、電源以及為各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接器以及為各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接器而準(zhǔn)備的而準(zhǔn)備的輸入輸出插座輸入輸出插座路由器完成的基本任務(wù)路由器完成的基本任務(wù)n連接不同的網(wǎng)絡(luò)、解析第三層信息、連接從連接不同的網(wǎng)絡(luò)、解析第三層信息、連接從A 點點到到B 點的最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸路徑點的最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸路徑n在主路徑中斷后可以通過其他可用路徑重新路由在主路徑中斷后可以通過其他可用路徑重新路由n路由器路由器為了執(zhí)行這些基本的任務(wù)，為了執(zhí)行這些基本的任務(wù)，路由器應(yīng)具有以路由器應(yīng)具有以下的功能下的功能n過濾出廣播信息以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞；過濾出廣播信息以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞；n通過設(shè)定隔離和安全參數(shù)，禁止某種數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄟ^設(shè)定隔離和安全參數(shù)，禁止某種數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)；n支持本地和遠(yuǎn)程同時連接；支持本地和遠(yuǎn)程同時連接；n利用電源或網(wǎng)絡(luò)接口卡等冗余設(shè)備提供容錯能力；利用電源或網(wǎng)絡(luò)接口卡等冗余設(shè)備提供容錯能力；n監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸，并向管理信息庫報告統(tǒng)計數(shù)據(jù)；監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸，并向管理信息庫報告統(tǒng)計數(shù)據(jù)；n診斷內(nèi)部或其他連接問題并觸發(fā)報警信號。

診斷內(nèi)部或其他連接問題并觸發(fā)報警信號n路由器路由器圖圖6-8 6-8 局域網(wǎng)中路由器的連接示意圖局域網(wǎng)中路由器的連接示意圖n路由器路由器不像網(wǎng)橋和第二層交換機(jī)，路由器是依賴于協(xié)議的不像網(wǎng)橋和第二層交換機(jī)，路由器是依賴于協(xié)議的n可路由的協(xié)議包括可路由的協(xié)議包括TCP/IP、IPX/SPX和和AppleTalkn不能路由的協(xié)議如不能路由的協(xié)議如NetBEUI 和和SNA，采用這些協(xié)議的采用這些協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)不能使用路由器網(wǎng)絡(luò)不能使用路由器路由協(xié)議路由協(xié)議nRIP：為為IP 和和IPX 設(shè)計，只考慮節(jié)點間的中繼次數(shù)設(shè)計，只考慮節(jié)點間的中繼次數(shù)nOSPF：為為IP設(shè)計，能與設(shè)計，能與RIP 在同一網(wǎng)絡(luò)中共存在同一網(wǎng)絡(luò)中共存nEIGRPP(增強(qiáng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議增強(qiáng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議)：為為IP、IPX 和和AppleTalk而設(shè)計，具有快速收斂時間和低網(wǎng)絡(luò)開銷的特點而設(shè)計，具有快速收斂時間和低網(wǎng)絡(luò)開銷的特點nBGP(邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)：為為IP、IPX 和和AppleTalk而設(shè)計，應(yīng)而設(shè)計，應(yīng)用于因特網(wǎng)主干網(wǎng)用于因特網(wǎng)主干網(wǎng)n路由器路由器主機(jī)主機(jī)A A高層高層IPIPLLCLLCMACMAC物理層物理層主機(jī)主機(jī)B B高層高層IPIPLLCLLCMACMAC物理層物理層路由器路由器1 1IPIPLLCLLCX.25-3X.25-3MACMACX.25-2X.25-2物理層物理層X.25-1X.25-1路由器路由器2 2IPIPX.25-3X.25-3LLCLLCX.25-2X.25-2MACMACX.25-1X.25-1物理層物理層LAN1WANLAN2圖圖6-9 IP6-9 IP互連互連6.1.3 6.1.3 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備n網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)又稱協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其作用是使處于網(wǎng)上網(wǎng)關(guān)又稱協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其作用是使處于網(wǎng)上采用不同高層協(xié)議的主機(jī)可以相互通信。

采用不同高層協(xié)議的主機(jī)可以相互通信網(wǎng)關(guān)不能完全歸為一種網(wǎng)絡(luò)硬件它們應(yīng)該網(wǎng)關(guān)不能完全歸為一種網(wǎng)絡(luò)硬件它們應(yīng)該是能夠連接不同網(wǎng)絡(luò)的軟件和硬件的結(jié)合產(chǎn)是能夠連接不同網(wǎng)絡(luò)的軟件和硬件的結(jié)合產(chǎn)品網(wǎng)關(guān)實際上網(wǎng)關(guān)實際上通過重新封裝信息以使它們能被通過重新封裝信息以使它們能被另一個系統(tǒng)讀取另一個系統(tǒng)讀取為了完成這項任務(wù)，網(wǎng)關(guān)為了完成這項任務(wù)，網(wǎng)關(guān)必須能運行在必須能運行在OSI OSI 模型的幾個層上網(wǎng)關(guān)必模型的幾個層上網(wǎng)關(guān)必須同應(yīng)用通信，建立和管理會話，傳輸已經(jīng)須同應(yīng)用通信，建立和管理會話，傳輸已經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)，并解析邏輯和物理地址數(shù)據(jù)編碼的數(shù)據(jù)，并解析邏輯和物理地址數(shù)據(jù)n網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)可以設(shè)在服務(wù)器、微機(jī)或大型機(jī)上；網(wǎng)關(guān)可以設(shè)在服務(wù)器、微機(jī)或大型機(jī)上；網(wǎng)關(guān)具有強(qiáng)大的功能，并且大多數(shù)時候都和網(wǎng)關(guān)具有強(qiáng)大的功能，并且大多數(shù)時候都和應(yīng)用有關(guān)；應(yīng)用有關(guān)；由于網(wǎng)關(guān)的傳輸更復(fù)雜，它們傳輸數(shù)據(jù)的速由于網(wǎng)關(guān)的傳輸更復(fù)雜，它們傳輸數(shù)據(jù)的速度要比網(wǎng)橋或路由器低一些；度要比網(wǎng)橋或路由器低一些；在某些場合，只有網(wǎng)關(guān)能勝任工作在某些場合，只有網(wǎng)關(guān)能勝任工作n網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)只可能是針對某一應(yīng)用而言，不可能有網(wǎng)關(guān)只可能是針對某一應(yīng)用而言，不可能有通用網(wǎng)關(guān)，通用網(wǎng)關(guān)，常見的網(wǎng)關(guān)：常見的網(wǎng)關(guān)：n電子郵件網(wǎng)關(guān)：電子郵件網(wǎng)關(guān)：通過這種網(wǎng)關(guān)可以從一種類型的通過這種網(wǎng)關(guān)可以從一種類型的系統(tǒng)向另一種類型的系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)向另一種類型的系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)nIBM 主機(jī)網(wǎng)關(guān)：主機(jī)網(wǎng)關(guān)：通過這種網(wǎng)關(guān)，可以在一臺個通過這種網(wǎng)關(guān)，可以在一臺個人計算機(jī)與人計算機(jī)與IBM 大型機(jī)之間建立和管理通信大型機(jī)之間建立和管理通信n因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：這種網(wǎng)關(guān)允許并管理局域網(wǎng)和因特這種網(wǎng)關(guān)允許并管理局域網(wǎng)和因特網(wǎng)間的接入網(wǎng)間的接入n局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：通過這種網(wǎng)關(guān)，運行不同協(xié)議或運通過這種網(wǎng)關(guān)，運行不同協(xié)議或運行于行于OSI 模型不同層上的局域網(wǎng)網(wǎng)段間可以相互模型不同層上的局域網(wǎng)網(wǎng)段間可以相互通信局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也包括遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器它允通信局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也包括遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器它允許遠(yuǎn)程用戶通過撥號方式接入局域網(wǎng)許遠(yuǎn)程用戶通過撥號方式接入局域網(wǎng)6.2 IP6.2 IP協(xié)議協(xié)議(1)(1)6.2.1 認(rèn)識認(rèn)識TCP/IP協(xié)議協(xié)議TCP/IP稱為傳輸控制協(xié)議稱為傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議；網(wǎng)際協(xié)議；TCP/IP是一個協(xié)議族是一個協(xié)議族FTPTelnetSMTPTFTPSNMPDNSHTTPTCP UDPRouting ProtocolIPICMPARP,RARPEthertype,Token Ring,FDDI,HDLC,PPP ,etc.Ethernet,IEEE802,EIA-232,X.21,V.24,Ethernet,IEEE802,EIA-232,X.21,V.24,雙絞線，光纖，雙絞線，光纖，雙絞線，光纖，雙絞線，光纖，無線電等。

無線電等無線電等無線電等應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層傳輸層互連網(wǎng)層互連網(wǎng)層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層圖圖6-10 6-10 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的分用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的分用應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序TCPUDPIGMPICMPIPARPRARP以太網(wǎng)驅(qū)動程序以太網(wǎng)驅(qū)動程序根據(jù)根據(jù)TCP/UDPTCP/UDP首部首部端口號進(jìn)行分用端口號進(jìn)行分用根據(jù)根據(jù)IPIP首部協(xié)議值首部協(xié)議值進(jìn)行分用進(jìn)行分用根據(jù)以太網(wǎng)首部幀根據(jù)以太網(wǎng)首部幀類型進(jìn)行分用類型進(jìn)行分用進(jìn)入的幀進(jìn)入的幀nIPIP層的特點和地位層的特點和地位 IPIP層的特點層的特點nIPIP層作為通信子網(wǎng)的最高層，層作為通信子網(wǎng)的最高層，提供無連接的提供無連接的數(shù)據(jù)報傳輸機(jī)制，數(shù)據(jù)報傳輸機(jī)制，IPIP協(xié)議并不能保證協(xié)議并不能保證IPIP報文報文傳遞的可靠性；傳遞的可靠性；nIP IP 是點到點的是點到點的用用IPIP進(jìn)行通信的主機(jī)或路進(jìn)行通信的主機(jī)或路由器位于同一物理網(wǎng)絡(luò)，對等機(jī)器由器位于同一物理網(wǎng)絡(luò)，對等機(jī)器(主機(jī)主機(jī)-路路由器、路由器由器、路由器-路由器以及主機(jī)路由器以及主機(jī)-主機(jī)主機(jī))之間之間擁有直接的物理連接；擁有直接的物理連接；nIPIP層的特點和地位層的特點和地位 IPIP層的地位層的地位TCP/IPTCP/IP是為包容各種物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而設(shè)計的，這種是為包容各種物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而設(shè)計的，這種包容性主要體現(xiàn)在包容性主要體現(xiàn)在IPIP層中。

層中IPIP向上層向上層(主要是主要是TCPTCP層層)提供統(tǒng)一的提供統(tǒng)一的IPIP報文，使得各種網(wǎng)絡(luò)幀或報文格式的報文，使得各種網(wǎng)絡(luò)幀或報文格式的差異性對高層協(xié)議不復(fù)存在差異性對高層協(xié)議不復(fù)存在這種統(tǒng)一的意義不容這種統(tǒng)一的意義不容小視，因為這是小視，因為這是TCP/IPTCP/IP互聯(lián)網(wǎng)首先希望實現(xiàn)的目標(biāo)互聯(lián)網(wǎng)首先希望實現(xiàn)的目標(biāo)IP IP 層是層是TCP/IPTCP/IP實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)最關(guān)鍵的一層實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)最關(guān)鍵的一層所以，所以，IPIP層的作用就是利用層的作用就是利用IPIP層達(dá)到層達(dá)到屏蔽低層細(xì)節(jié)，向高層提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)屏蔽低層細(xì)節(jié)，向高層提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和地址格式的目的格式和地址格式的目的IP IP屏蔽下層網(wǎng)絡(luò)向上提供統(tǒng)一的屏蔽下層網(wǎng)絡(luò)向上提供統(tǒng)一的IPIP報文報文圖圖6-11 IP6-11 IP層對數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一層對數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一IPIP層的特點和地位層的特點和地位TCP/IPTCP/IP的可靠性思想的可靠性思想n在在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中，IP采用無連接的數(shù)據(jù)報機(jī)制，對采用無連接的數(shù)據(jù)報機(jī)制，對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行“盡力傳遞盡力傳遞”，即只管將報文盡力傳送到，即只管將報文盡力傳送到目的主機(jī)，無論傳輸正確與否，不做驗證，不發(fā)確目的主機(jī)，無論傳輸正確與否，不做驗證，不發(fā)確認(rèn)，也不保證報文的順序。

認(rèn)，也不保證報文的順序nTCP/IP 的可靠性體現(xiàn)在傳輸層，的可靠性體現(xiàn)在傳輸層，傳輸層協(xié)議之一的傳輸層協(xié)議之一的TCP 協(xié)議提供面向連接的服務(wù)協(xié)議提供面向連接的服務(wù)(傳輸層的另一個協(xié)議傳輸層的另一個協(xié)議UDP 是無連接的是無連接的)因為傳輸層是端到端的，所以因為傳輸層是端到端的，所以TCP/IP 的可靠性被稱為端到端可靠性的可靠性被稱為端到端可靠性n端到端可靠性思想有兩個優(yōu)點：端到端可靠性思想有兩個優(yōu)點：TCP/IP TCP/IP 跟跟ISO/OSI ISO/OSI 協(xié)議相比，顯得簡潔清晰，它只協(xié)議相比，顯得簡潔清晰，它只在在TCP TCP 層提供面向連接的服務(wù)；層提供面向連接的服務(wù)；TCP/IP TCP/IP 的效率相當(dāng)高，尤其是當(dāng)物理網(wǎng)絡(luò)很可靠時，的效率相當(dāng)高，尤其是當(dāng)物理網(wǎng)絡(luò)很可靠時，TCP/IP TCP/IP 的效率更加可觀的效率更加可觀6.2 IP6.2 IP協(xié)議協(xié)議(2)(2)6.2.2 IP6.2.2 IP分組格式及說明分組格式及說明 IPIP是網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議(Internet Protocol)(Internet Protocol)的簡稱IPIP協(xié)協(xié)議具有良好的適應(yīng)性，因此議具有良好的適應(yīng)性，因此IPIP協(xié)議得到廣泛使用，成為支撐協(xié)議得到廣泛使用，成為支撐InternetInternet的基礎(chǔ)。

的基礎(chǔ)IPIP協(xié)議提供的是一種無連接的、不可靠的、盡力發(fā)送的協(xié)議提供的是一種無連接的、不可靠的、盡力發(fā)送的服務(wù)，把數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端服務(wù)，把數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端IPIP數(shù)據(jù)報在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳數(shù)據(jù)報在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸時，有可能因為網(wǎng)絡(luò)擁塞、鏈路故障等原因而造成丟失或輸時，有可能因為網(wǎng)絡(luò)擁塞、鏈路故障等原因而造成丟失或出錯對此，出錯對此，IPIP協(xié)議僅具有有限的錯誤報告功能，它調(diào)用協(xié)議僅具有有限的錯誤報告功能，它調(diào)用ICMPICMP協(xié)議來實現(xiàn)差錯報告協(xié)議來實現(xiàn)差錯報告數(shù)據(jù)報內(nèi)容的差錯撿測和恢復(fù)則數(shù)據(jù)報內(nèi)容的差錯撿測和恢復(fù)則交給高層交給高層(傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議-TCP)-TCP)去完成IPIP協(xié)議的內(nèi)容包括：協(xié)議的內(nèi)容包括：基本傳輸單元的格式，也就是基本傳輸單元的格式，也就是IPIP報報文的類型與定義、文的類型與定義、IPIP報文的地址以及分配方法、報文的地址以及分配方法、IPIP報文的路報文的路由轉(zhuǎn)發(fā)以及由轉(zhuǎn)發(fā)以及IPIP報文的分段與重組報文的分段與重組IPIP分組格式分組格式版本號版本號 分組頭長分組頭長8 8位服務(wù)類型位服務(wù)類型1616位總長度位總長度1616位標(biāo)識符位標(biāo)識符標(biāo)志標(biāo)志1313位分組段偏移位分組段偏移8 8位生存時間位生存時間(TTL)(TTL)8 8位協(xié)議位協(xié)議1616位分組頭檢驗和位分組頭檢驗和3232位源位源IPIP地址地址3232位目的位目的IPIP地址地址任選項任選項(可變長可變長)填充段填充段數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)圖圖6-12 IP6-12 IP數(shù)據(jù)報格式及頭部各字段數(shù)據(jù)報格式及頭部各字段20字節(jié)0 4 8 16 326.2.2 IP6.2.2 IP分組格式及說明分組格式及說明n說明說明版本號版本號(VER,version)：IPIP協(xié)議的版本號，它協(xié)議的版本號，它占用占用4 4位位目前的版本號是目前的版本號是IPv4。

分組頭長分組頭長(IHL,Internet Header Length)：表表示分組頭部長度以示分組頭部長度以4字節(jié)（字節(jié)（32bit)為單位為單位,范范圍圍515普通I P數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報(沒有任何選擇項沒有任何選擇項)字字段的值是段的值是5(20字節(jié)字節(jié))服務(wù)類型服務(wù)類型(TOS,Type of Service)：規(guī)定了對于本數(shù)據(jù)報的規(guī)定了對于本數(shù)據(jù)報的處理方式該字段總共為處理方式該字段總共為1 1個字節(jié)，被分為個字節(jié)，被分為5 5個子域其結(jié)個子域其結(jié)構(gòu)如下圖構(gòu)如下圖優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)(共共3 3比特比特)指示本報文的重要程度指示本報文的重要程度，其取值范圍為，其取值范圍為0 0到到7 7用0 0表示一般優(yōu)先級，而表示一般優(yōu)先級，而7 7表示網(wǎng)絡(luò)控制優(yōu)先級，表示網(wǎng)絡(luò)控制優(yōu)先級，即值越大，表示優(yōu)先級即值越大，表示優(yōu)先級越高D D，T T，R R三位表示本數(shù)據(jù)報所希望的傳輸類型三位表示本數(shù)據(jù)報所希望的傳輸類型D D是延遲，是延遲，T T是吞吐是吞吐率，而率，而R R表示可靠性表示可靠性分別被置為分別被置為1 1時，分別表示要求低延遲、高吞吐時，分別表示要求低延遲、高吞吐率或高可靠性等率或高可靠性等。

該參數(shù)不具有強(qiáng)制性該參數(shù)不具有強(qiáng)制性這三個標(biāo)志位中只能有一個被設(shè)置為這三個標(biāo)志位中只能有一個被設(shè)置為1(1(表明最關(guān)心那方面的性能表明最關(guān)心那方面的性能)，否則路由器將無法正確地進(jìn)行處理，否則路由器將無法正確地進(jìn)行處理)優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)D DT TR R保留保留0 02 23 36 65 54 47 7服務(wù)類型服務(wù)類型n說明說明總長度總長度(TL,Total Length)：指整個指整個IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)報的長度，以字節(jié)為單位長度，以字節(jié)為單位總長度字段占用總長度字段占用1616位，所位，所以以IPIP數(shù)據(jù)報最長可達(dá)數(shù)據(jù)報最長可達(dá)64K64K字節(jié)標(biāo)識符標(biāo)識符(ID,Identification)：是一個無符號整型值，是一個無符號整型值，它是它是IPIP協(xié)議賦予協(xié)議賦予報文的標(biāo)識報文的標(biāo)識，屬于，屬于同一個報文的分段同一個報文的分段具有相同的標(biāo)識符具有相同的標(biāo)識符標(biāo)識符的分配絕不能重復(fù)，標(biāo)識符的分配絕不能重復(fù)，IPIP協(xié)協(xié)議每發(fā)送一個議每發(fā)送一個IPIP報文，則要把該標(biāo)識符的值加報文，則要把該標(biāo)識符的值加1 1，作，作為下個報文的標(biāo)識符為下個報文的標(biāo)識符標(biāo)志段標(biāo)志段(Flags)：為三個比特，但只有低兩位比為三個比特，但只有低兩位比特有效。

每個比特的意義如下：特有效每個比特的意義如下：比特比特0(MF0(MF位位)，最終分段標(biāo)志最終分段標(biāo)志 (More Fragment)(More Fragment)比特比特1(DF1(DF位位)，禁止分段標(biāo)志禁止分段標(biāo)志 (Don(Dont Fragment)t Fragment)比特比特2 2，未用未用 當(dāng)當(dāng)DFDF位被置為位被置為1 1，則該報文不能被分段，則該報文不能被分段假如此時假如此時IPIP數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報的長度大于網(wǎng)絡(luò)的報的長度大于網(wǎng)絡(luò)的MTUMTU值，則根據(jù)值，則根據(jù)IPIP協(xié)議把該報文丟棄，協(xié)議把該報文丟棄，同時向源端返回出錯信息同時向源端返回出錯信息MFMF標(biāo)志位置為標(biāo)志位置為0 0時，說明該分段是原報文的最后一個分段時，說明該分段是原報文的最后一個分段標(biāo)識符標(biāo)識符(16B)標(biāo)志段標(biāo)志段(3B)分組段偏移分組段偏移(13B)未定義，未定義，必須是必須是0DF位位0：可分片：可分片1：不可分片：不可分片MF0：最后的報片：最后的報片1：不是最后的報片：不是最后的報片圖圖6-13 6-13 標(biāo)志段的含義標(biāo)志段的含義n說明說明分組段偏移分組段偏移(FO,Fragment Offset)：8字節(jié)為字節(jié)為1單位，范圍單位，范圍0-8191，缺省，缺省0。

分組段偏移標(biāo)明分組段偏移標(biāo)明當(dāng)前分組段在初始數(shù)據(jù)報中的位置，當(dāng)前分組段在初始數(shù)據(jù)報中的位置，接收端接收端按偏移重組按偏移重組IP數(shù)據(jù)報生存時間生存時間(TTL,time-to-live)(TTL,time-to-live)：數(shù)據(jù)報可以經(jīng)數(shù)據(jù)報可以經(jīng)過的最多路由器數(shù)過的最多路由器數(shù)TTLTTL的初始值由源主機(jī)設(shè)置的初始值由源主機(jī)設(shè)置(通常為通常為3232或或64)64)，一旦經(jīng)過一個處理它的路由器，一旦經(jīng)過一個處理它的路由器，它的值就減去它的值就減去1 1當(dāng)該字段的值為當(dāng)該字段的值為0 0時，數(shù)據(jù)報就時，數(shù)據(jù)報就被丟棄，并發(fā)送被丟棄，并發(fā)送ICMP(Internet Control ICMP(Internet Control Message Protocol)Message Protocol)報文通知源主機(jī)報文通知源主機(jī)協(xié)議協(xié)議(PROT,Protocol)：協(xié)議類型字段的內(nèi)容指出協(xié)議類型字段的內(nèi)容指出IPIP報報文中數(shù)據(jù)部分是屬于哪一種協(xié)議文中數(shù)據(jù)部分是屬于哪一種協(xié)議(高層協(xié)議高層協(xié)議)的，接收的，接收端則根據(jù)該協(xié)議類型字段的值來確定應(yīng)該把端則根據(jù)該協(xié)議類型字段的值來確定應(yīng)該把IPIP報文中報文中的數(shù)據(jù)交給哪個上層協(xié)議去處理。

的數(shù)據(jù)交給哪個上層協(xié)議去處理常見的上層協(xié)議包常見的上層協(xié)議包括括TCPTCP，UDPUDP，ICMPICMP，IGMPIGMP等其對應(yīng)的協(xié)議類型分別其對應(yīng)的協(xié)議類型分別為為6 6，1717，1 1，2 2有關(guān)的其他協(xié)議及其對應(yīng)的編號請參有關(guān)的其他協(xié)議及其對應(yīng)的編號請參見見RFC1700RFC1700分組頭檢驗和分組頭檢驗和(Header Checksum)：頭校驗和字段用于頭校驗和字段用于保證頭部數(shù)據(jù)的正確性保證頭部數(shù)據(jù)的正確性源和目的地址源和目的地址(Source/Destination IP Address)(Source/Destination IP Address)：源：源端地址和目的地址，分別表示該報文的發(fā)送者及接收端地址和目的地址，分別表示該報文的發(fā)送者及接收者任選項和填充段：任選項和填充段：任選項為保留字段；填充段用任選項為保留字段；填充段用0 0填充填充 IPIP選項主要用于額外的控制和測試選項主要用于額外的控制和測試，在，在IPIP報頭中可以包括多個報頭中可以包括多個選項每個選項第選項每個選項第1 1個字節(jié)為標(biāo)識符，標(biāo)識該選項的類型如果個字節(jié)為標(biāo)識符，標(biāo)識該選項的類型。

如果該選項的值是變長的，則緊接在其后的該選項的值是變長的，則緊接在其后的1 1個字節(jié)給出其長度，之個字節(jié)給出其長度，之后才是該選項的值在后才是該選項的值在IPIP協(xié)議中可以有如下表中所示的一些協(xié)議中可以有如下表中所示的一些IPIP選項類型：選項類型：IPIP報文頭中的可選項報文頭中的可選項 安全選項安全選項(Security)(Security)表示該表示該IPIP數(shù)據(jù)報的保密級別數(shù)據(jù)報的保密級別 嚴(yán)格源選徑嚴(yán)格源選徑(Strict Source Routing)(Strict Source Routing)給出完整的路徑表給出完整的路徑表 松散源選徑松散源選徑(Loose Source Routing)(Loose Source Routing)給出該報文在傳輸過程中必須要給出該報文在傳輸過程中必須要 經(jīng)歷的路由器的地址經(jīng)歷的路由器的地址 路由記錄路由記錄(Record Route)(Record Route)讓途經(jīng)的每個路由器在讓途經(jīng)的每個路由器在IPIP報文中報文中 記錄其記錄其IPIP地址地址 時間戳?xí)r間戳(Timestamp)(Timestamp)讓途經(jīng)的每個路由器在讓途經(jīng)的每個路由器在IPIP報文報文 中記錄其中記錄其IPIP地址及時間值地址及時間值 IPIP數(shù)據(jù)報的封裝、分段與重組數(shù)據(jù)報的封裝、分段與重組 IPIP報文要交給數(shù)據(jù)鏈路層，封裝成幀之后才能發(fā)送。

報文要交給數(shù)據(jù)鏈路層，封裝成幀之后才能發(fā)送理想情況，理想情況，IPIP報文正好放在一個物理幀中，這樣可以使得報文正好放在一個物理幀中，這樣可以使得網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男首罡叨鴮嶋H的物理網(wǎng)絡(luò)所支持的最大幀網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男首罡叨鴮嶋H的物理網(wǎng)絡(luò)所支持的最大幀長各不相同例如，以太網(wǎng)幀中最多可以容納長各不相同例如，以太網(wǎng)幀中最多可以容納15001500字節(jié)，字節(jié)，而一個而一個FDDIFDDI幀中可以容納幀中可以容納44704470字節(jié)的數(shù)據(jù)我們把這個上字節(jié)的數(shù)據(jù)我們把這個上限稱為物理網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸單元限稱為物理網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸單元MTU(Maximum Transfer MTU(Maximum Transfer UnitUnit)有些網(wǎng)絡(luò)的有些網(wǎng)絡(luò)的MTUMTU非常小，其值可能只有非常小，其值可能只有128128個字節(jié)為能把一個為能把一個IPIP報文放在不同的物理幀中，最大報文放在不同的物理幀中，最大IPIP報文報文的長度就只能等于這條路徑上所有物理網(wǎng)絡(luò)的的長度就只能等于這條路徑上所有物理網(wǎng)絡(luò)的MTUMTU的最小的最小值當(dāng)數(shù)據(jù)報通過一個可以傳輸長度更大的幀的網(wǎng)絡(luò)時，當(dāng)數(shù)據(jù)報通過一個可以傳輸長度更大的幀的網(wǎng)絡(luò)時，把數(shù)據(jù)報的大小限制在互連網(wǎng)上最小的把數(shù)據(jù)報的大小限制在互連網(wǎng)上最小的MTUMTU之下不經(jīng)濟(jì)；之下不經(jīng)濟(jì)；如果數(shù)據(jù)報的長度超過互連網(wǎng)中最小的如果數(shù)據(jù)報的長度超過互連網(wǎng)中最小的MTUMTU值的話，則當(dāng)值的話，則當(dāng)該數(shù)據(jù)報在穿越該子網(wǎng)時，就無法被封裝在一個幀中。

該數(shù)據(jù)報在穿越該子網(wǎng)時，就無法被封裝在一個幀中IP IP協(xié)議在發(fā)送協(xié)議在發(fā)送IPIP報文時，一般選擇一個合適的初始長報文時，一般選擇一個合適的初始長度度如果這個報文要經(jīng)歷的中間物理網(wǎng)絡(luò)的如果這個報文要經(jīng)歷的中間物理網(wǎng)絡(luò)的MTUMTU值比值比IPIP報報文長度要小，則文長度要小，則IPIP協(xié)議把這個報文的數(shù)據(jù)部分分割成若干協(xié)議把這個報文的數(shù)據(jù)部分分割成若干個較小的數(shù)據(jù)片，組成較小的報文，然后放到物理幀中去個較小的數(shù)據(jù)片，組成較小的報文，然后放到物理幀中去發(fā)送每個小的報文稱為一個分段每個小的報文稱為一個分段(fragmentation)(fragmentation)分段的動作一般在路由器上進(jìn)行的動作一般在路由器上進(jìn)行如果路由器從某個網(wǎng)絡(luò)接口如果路由器從某個網(wǎng)絡(luò)接口收到了一個收到了一個IPIP報文，要向另外一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，而該網(wǎng)絡(luò)的報文，要向另外一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，而該網(wǎng)絡(luò)的MTUMTU比比IPIP報文長度要小，那么就要把該報文長度要小，那么就要把該IPIP報文分成多個小報文分成多個小IPIP分段后再分別發(fā)送分段后再分別發(fā)送例如，下圖所示例如，下圖所示BMTU=1500MTU=1500(a)多個擁有不同多個擁有不同MTU值的網(wǎng)絡(luò)值的網(wǎng)絡(luò)AR1R2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)3 3MTU=620IPIP報文頭報文頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(1400B)(1400B)分段分段1 1的頭的頭(偏移為偏移為0)0)數(shù)據(jù)片數(shù)據(jù)片1 1(600B)(600B)分段分段2 2的頭的頭(偏移為偏移為600)600)分段分段3 3的頭的頭(偏移為偏移為1200)1200)數(shù)據(jù)片數(shù)據(jù)片3 3(200B)(200B)原始原始IPIP報文報文分段分段1 1分段分段2 2分段分段3 3圖圖 6-14 IP6-14 IP數(shù)據(jù)包的分段和重組數(shù)據(jù)包的分段和重組0 020B數(shù)據(jù)片數(shù)據(jù)片2 2(600B)(600B)圖圖6-146-14給出了一個對給出了一個對IPIP報文進(jìn)行分段的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示例。

報文進(jìn)行分段的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示例在圖在圖6-14(a)6-14(a)中，兩個以太網(wǎng)通過一個遠(yuǎn)程網(wǎng)互聯(lián)起來中，兩個以太網(wǎng)通過一個遠(yuǎn)程網(wǎng)互聯(lián)起來以太網(wǎng)的以太網(wǎng)的MTUMTU都是都是15001500，但是中間的，但是中間的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的MTUMTU為為620620個字個字節(jié)如果主機(jī)節(jié)如果主機(jī)A A現(xiàn)在發(fā)送給現(xiàn)在發(fā)送給B B一個長度超過一個長度超過620620字節(jié)的字節(jié)的IPIP報文，報文，首先在經(jīng)過路由器首先在經(jīng)過路由器R1R1時，就必須把該報文分成多個分段時，就必須把該報文分成多個分段在進(jìn)行分段時，每個數(shù)據(jù)片的長度依照物理網(wǎng)絡(luò)的在進(jìn)行分段時，每個數(shù)據(jù)片的長度依照物理網(wǎng)絡(luò)的MTUMTU而而確定由于由于IPIP報文頭中的偏移字段的值實際上是以報文頭中的偏移字段的值實際上是以8 8字節(jié)為單字節(jié)為單位，所以要求每個分段的長度必須為位，所以要求每個分段的長度必須為8 8的整數(shù)倍的整數(shù)倍(最后一個分段最后一個分段除外，它可能比前面的幾個分段的長度都小，它的長度可能為除外，它可能比前面的幾個分段的長度都小，它的長度可能為任意值任意值)圖圖6-14(b)6-14(b)是一個包含有是一個包含有14001400字節(jié)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)據(jù)的IPIP報文，在經(jīng)過報文，在經(jīng)過圖圖6-14(a)6-14(a)所示網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中路由器所示網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中路由器R1R1后，該報文的分段情況。

后，該報文的分段情況從圖中可以看出，從圖中可以看出，每個分段都包括各自的每個分段都包括各自的IPIP報文頭而報文頭而且該報文頭和原來的且該報文頭和原來的IPIP報文頭非常相似，報文頭非常相似，除了除了MFMF標(biāo)志位、分標(biāo)志位、分段偏移、校驗和，等幾個字段外，其它內(nèi)容完全一樣段偏移、校驗和，等幾個字段外，其它內(nèi)容完全一樣重組重組(Reasembly)(Reasembly)是分段的逆過程，把若干個是分段的逆過程，把若干個IPIP分段重分段重新組合后還原成原來的新組合后還原成原來的IPIP報文在目的端收到一個在目的端收到一個IPIP報文時，可以根據(jù)其分段偏移和報文時，可以根據(jù)其分段偏移和MFMF標(biāo)志位來判斷它是否是一個分段標(biāo)志位來判斷它是否是一個分段如果如果MFMF位是位是0 0，并且分段，并且分段偏移為偏移為0 0，則表明這是一個完整的，則表明這是一個完整的IPIP數(shù)據(jù)報否則，如果分否則，如果分段偏移不為段偏移不為0 0，或者，或者M(jìn)FMF標(biāo)志位為標(biāo)志位為1 1，則表明它是一個分段這，則表明它是一個分段這時目的地端需要實行分段重組時目的地端需要實行分段重組IPIP協(xié)議根據(jù)協(xié)議根據(jù)IPIP報文頭中的標(biāo)報文頭中的標(biāo)識符字段的值來確定哪些分段屬于同一個原始報文，根據(jù)分識符字段的值來確定哪些分段屬于同一個原始報文，根據(jù)分段偏移來確定分段在原始報文中的位置。

段偏移來確定分段在原始報文中的位置如果一個如果一個IPIP數(shù)據(jù)報的所有分段都正確地到達(dá)目的地，則數(shù)據(jù)報的所有分段都正確地到達(dá)目的地，則把它重新組織成一個完整的報文后交給上層協(xié)議去處理把它重新組織成一個完整的報文后交給上層協(xié)議去處理6.2 IP6.2 IP協(xié)議協(xié)議(3)(3)6.2.3 6.2.3 IP 地址地址IPIP地址結(jié)構(gòu)：地址結(jié)構(gòu)：是一種層次型地址結(jié)構(gòu)是一種層次型地址結(jié)構(gòu)IPIP協(xié)議規(guī)定：協(xié)議規(guī)定：IPIP地址的長度為四字節(jié)地址的長度為四字節(jié)(32bit)(32bit)整個地址分為兩部分，即網(wǎng)絡(luò)號整個地址分為兩部分，即網(wǎng)絡(luò)號(Net ID)(Net ID)和主和主 機(jī)號機(jī)號(Host ID)(Host ID)IPIP地址分類：地址分類：分為分為5 5類，見下圖類，見下圖Net ID Host ID6.2.3 6.2.3 IP 地址地址IP地址的表示：地址的表示：點分十進(jìn)制法例如點分十進(jìn)制法例如 202.112.14.161網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號主機(jī)號0 0A A類地址類地址E E類地址類地址D D類地址類地址C C類地址類地址B B類地址類地址1 1 0 0網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號0 07 7 8 831311515 16162323 2424主機(jī)號主機(jī)號1 1 1 1 0 0網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號主機(jī)號1 1 1 10 01 11 1 1 10 01 11 1組播地址組播地址保留保留IPIP地址格式地址格式nA、B、C三類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機(jī)數(shù)三類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機(jī)數(shù) 根據(jù)首字節(jié)的取值可以判斷根據(jù)首字節(jié)的取值可以判斷IP地址的類別。

地址的類別例如例如202.112.14.161為為C類地址類地址類別類別首字節(jié)值范圍首字節(jié)值范圍網(wǎng)絡(luò)數(shù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)主機(jī)數(shù)主機(jī)數(shù)A A1-1261-1261261261677731416777314B B128-191128-19116382163826553465534C C192-223192-22320971502097150254254n特殊用途的特殊用途的IP地址地址主機(jī)號為全主機(jī)號為全“0 0”的的IPIP地址為網(wǎng)絡(luò)地址，表示該網(wǎng)絡(luò)本身地址為網(wǎng)絡(luò)地址，表示該網(wǎng)絡(luò)本身例如，例如，202.112.7.0 202.112.7.0 就是一個典型的就是一個典型的C C類網(wǎng)絡(luò)地址類網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)號為全主機(jī)號為全“1 1”的地址是廣播的地址是廣播(broadcast)(broadcast)地址任何一個以數(shù)字任何一個以數(shù)字127127開頭的開頭的IPIP地址地址(127.any.any.any)(127.any.any.any)都都叫做回送地址叫做回送地址(loopback address)(loopback address)它是一個保留地址，它是一個保留地址，最常見的表示形式為最常見的表示形式為127.0.0.1127.0.0.1。

IPIP協(xié)議規(guī)定：協(xié)議規(guī)定：當(dāng)任何程序用回送地址作為目的地址時，計當(dāng)任何程序用回送地址作為目的地址時，計算機(jī)上的協(xié)議軟件不會把該數(shù)據(jù)報向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，而是把數(shù)據(jù)算機(jī)上的協(xié)議軟件不會把該數(shù)據(jù)報向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，而是把數(shù)據(jù)直接返回給本主機(jī)直接返回給本主機(jī)回送地址的用途：回送地址的用途：實現(xiàn)對本機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的測試或?qū)崿F(xiàn)本地進(jìn)實現(xiàn)對本機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的測試或?qū)崿F(xiàn)本地進(jìn)程間的通信程間的通信以上地址從來不分配給任何一個單個的主機(jī)以上地址從來不分配給任何一個單個的主機(jī)n內(nèi)部地址內(nèi)部地址(私用地址私用地址)IP IP地址范圍內(nèi)有一些未被地址范圍內(nèi)有一些未被InterNicInterNic指定，這些地址可分指定，這些地址可分配給未連接到配給未連接到InternetInternet的主機(jī)使用，這些主機(jī)如果需要訪問的主機(jī)使用，這些主機(jī)如果需要訪問Internet,Internet,可使用網(wǎng)絡(luò)代理可使用網(wǎng)絡(luò)代理(proxy)(proxy)服務(wù)器連接到公共網(wǎng)絡(luò)上服務(wù)器連接到公共網(wǎng)絡(luò)上它們是：它們是：A A類：類：10.0.0.0-10.255.255.25510.0.0.0-10.255.255.255 B B類：類：172.16.0.0-172.31.255.255172.16.0.0-172.31.255.255 C C類：類：192.168.0.0-192.168.255.255192.168.0.0-192.168.255.255 D D。