最新计算机网络的寻址

1、第6章计算机网络的寻址6.1主机寻址信息 名字：主机的逻辑名称，由人工命名，可以改变。名字指明主机是谁。 地址：包括物理地址和逻辑地址。 物理地址由设备生产商分配，并固化在设备中，不可以改变； 逻辑地址由人工命名，可以改变（但不经常或轻易改变）。地址指明主机在何处。 路由：数据信息到达目的主机所经过的路径。路由的选择要依据特定的准则，不同的准则选择不同的路径。路由指明如何到达该主机。 图6-1计算机网络寻址信息应用层地址传输层地址网际层地址网络接口层地址(a)tcp/ip模型协议端口ip地址网卡地址(b)地址类型tcp(25)808004e50e

2、31(c)地址举例主机域名6.2主机寻址过程 如图6-2所示.图6-2网络主机寻址过程 实现“域名-ip地址”映射把物理地址装入数据帧目的地址字段或从数据帧目的地址字段中取出物理地址目的主机域名dns系统arp/rarp协议机制第2层协议软件帧目的地址ip地址物理地址实现“ip地址-物理地址”映射6.3子网（局域网）寻址 寻址信息是数据帧的目的物理网络地址 举例:以太网地址信息 前导sfdfcs数据/ 填充类型/ 长度源地址目的地址6.3.1广播式信道寻址 如图6-4所示图6-4子网寻址-广播式信道源主机sbaf目的主机dc传输介质dsdsdsdsdsds地址判别接收数据帧地址判断本地处理丢弃

3、数据帧不匹配匹配6.3.2点到点信道寻址 如图6-6所示图6-6子网寻址-点到点信道 dba目的主机dfc交换机dsds交换结构智能单元123456源物理地址端口号目的物理地址端口号a1b3c4d5s2d5f6(a)s发送帧到d(b)对应的交换表源主机s6.4广域网寻址 寻址信息不是固定的物理地址，而是动态分配的逻辑标识 帧中继数据帧中的dlci atm中的vpi和vci图6-7广域网寻址交换模块axy数据帧b路径查阅表xayb输入输出端口逻辑标识端口逻辑标识逻辑标识为a的数据帧从端口x输入,从端口y输出到下一节点,同时逻辑标识变为b6.5地址的封装 在发送端局域网物理地址随pdu封装到广域网

4、的pdu中,在接收端被拆装。用户信息地址前导sfdfcs数据/ 填充类型/ 长度源地址目的地址fcs地址封装网络类型广域网寻址-路由器网络寻址寻址信息封装与拆装 用户信息地址前导sfdfcs数据/ 填充类型/ 长度源地址目的地址fcs数据首部以太网帧ip数据包帧中继帧广域网寻址-第三层交换寻址主机主机主机主机主机主机局域网寻址广域网寻址局域网寻址第三层交换机mplslsr3ler4lsp4lsr1lsr2ler3ler1ler2lsp1lsp23896lsp3第一步第二步第三步第四步ler1输出端口输入端口输出标签23输入标签输入端口输出端口313输出标签6lsr1输入端口输入标签26输出标签

5、输出端口83lsr2输入标签输入端口输出端口834输出标签9lsr3交换路由表(a)传统路由表目的网络号下一个网关地址代价输出端口输入端口输出标签输出端口输入标签(b)传统交换表输入标签输出标签目的网络号下一个网关地址代价输出端口(c)交换路由表cisco路由交换路由器atm交换器路由器atm交换器路由器atm交换器边缘交换机边缘交换机核心交换机局域网局域网riptdpriptdp交换路由表输入标签10161输出标签20171目的网络号202.9.512.1.0下一个网关地址代价1020输出端口atmatm6.6域名解析系统dns 6.6.1为什么需要dns

6、上面的分析是在知道目的物理地址的前提下进行的，那么，怎样得到目的物理地址呢？我们说，对于网络用户而言，网络接口的物理地址，例如48bit的以太网地址，非常不容易记忆，而且用户在使用网络时也不会直接和网络接口打交道，用户只通过应用程序与用户的交互界面使用网络。例如，要在windows系统中通过“网上邻居”使用工作组中其他主机中的共享文件，那么，用户只需双击“网上邻居”，打开工作组，然后根据主机名字找到共享资源所在的主机，双击之，打开共享文件夹即可。如图6-14所示。图6-14(a)网上邻居中的主机图6-14(b)主机30.253中的共享文件夹6.6.2域名系统解决的问题 为了向一般用户提供一种直

7、观明白的主机标识符，tcp/ip专门设计一种字符型的主机名字机制，这就是域名系统。实质上主机名字是一种比ip地址更高级的地址形式。 域名系统要解决的重要问题包括：主机名字的管理、主机名字ip地址映射等。6.6.3tcp/ip互联网域名 域名系统包括概念上相互独立的两个方面：(1)第一是抽象方面，规定名字语法以及名字管理特权的分派规则；(2)第二是具体方面，描述“名字地址”映射的分布式计算系统的实现。域 域名系统的命名机制叫作域名（domain name）。域名由分级的子域名组成，其中各子名（subname）分别标识网点、组等等，叫作标号（label）。比如域名mci.uestc.

8、edu 代表电子科技大学微机所。internet域名 理论上，tcp/ip域名语法只是一种抽象的标准，其中各标号值可任意填写，只要原则上符合层次型名字空间的要求。因此，任何组织均可根据域名语法构造本组织内容的域名，但这些域名的使用当然也仅限于系统内部。为保证其域名系统的通用性，国际性的internet规定了一组正式的通用标准标号，作为其第一级域的域名，如表6-1所示。表6-1域 名域comedugovmilnetorgarpaintcountry code商业组织教育机构政府部门军事部门主要网络支持中心上述以外的组织临时arpanet域(未用)国际组织国家(地理模式)6.6.4

9、域名解析 tcp/ip名字服务器 tcp/ip“名字地址”映射由一组既独立又协作的名字服务器完成，这组名字服务器是解析系统的核心。名字服务器实际上是一个服务器软件，运行在指定的机器上，完成“名字地址”（即“域名ip地址”）映射。通常我们把运行名字服务软件的机器叫做名字服务器。相应地，请求域名解析服务的软件叫名字解析器（name revolver）。在tcp/ip域名系统中，一个名字解析器可以利用一个或多个名字服务器进行名字映射。对应于域名结构，互联网名字服务器也构成一定的层次结构，如图6-16、6-17所示。图6-16 域名服务器概念结构子域服务器子域服务器ca.u

10、s子域服务器com域服务器edu域服务器us域服务器.根服务器图6-17域名服务器树实现结构子域服务器子域服务器ca.us子域服务器.根服务器域名解析 域名解析的方式有两种：（1）第一种叫递归解析（recursive resolution），要求名字服务器系统一次性完成全部“名字地址”变换。（2）第二种叫反复解析（iterative resolution），每次请求一个服务器，不行再请求别的服务器。二者的区别在于前者将复杂性和负担交给服务器软件，后者将复杂性和负担交给解析器软件。显然递归解析方式在名字请求频繁时性能不好，而反复解析的方式正好相反。下面我们用图6-18

11、说明名字解析算法。图6-18 tcp/ip域名解析算法将询问发往某服务器(2)名字是否在该服务器所辖子域哪种求解方式从数据库中取出相应地址,将结果传回求解者请求下一服务器,求解名字,并将结果传回求解者产生一个指定下一服务器的响应,将传回求解者(3)构造域名询问(1)开始结束下一次求解反复求解ny递归求解求解者操作服务器操作图6-18中有几个问题需要说明 （1）域名询问是一种特殊报文，其中包含欲解析的域名、域名的类、所需解析结果的类型以及解析方式。 （2）进行域名解析时，从哪一个服务器开始？当本服务器不能解析指定域名时，如何选择下一个服务器？方法如下：首先，每个解析器至少知道如何访问一个服务器，

12、这便是开始服务器；其次，每一服务器都至少知道据服务器地址及其父节点服务器地址，这样下一服务器就很容易确定了。 （3）假如采用反复解析方式，本服务器不能解析指定地址，则在响应报文中告知下一可用服务器的地址。定位本地域名服务器 域名服务器使用一个初始的标准协议端口进行所有的有关通信，所以一旦解析器获得服务器所在机器的ip地址，便可以跟服务器软件通信。至于主机定位本地环境中运行服务器软件的主机的方法则是非标准的，由解析器软件设计。一般有三种方式：（1）第一种，编译时将服务器所在主机地址联入应用程序；（2）第二种，服务器地址在系统启动时配入操作系统；（3）第三种，管理员将地址存入外存的一

13、个文件中。逆向域名解析 逆向域名解析（inverse resolution）又叫逆向映射（inverse mapping），是根据ip地址解析相应的域名。逆向解析通过“逆向询问”（inverse query ）报文实现。 逆向解析的一个明显的问题是同一个ip地址可能对应于若干域名，为了解决上述问题，域名系统提供一种特殊形式的逆向解析，为此专门构造一个特别域以及一种特别报文，这种特别报文叫作“指针询问”（pointer query）。6.6.5域服务器报文 域服务器报文包括请求报文和响应报文，下面介绍其格式。域服务器报文格式 域服务器报文格式如图6-19所示。图6-1

14、9 域名服务器报文格式标识问题部分参数问题数回答数管理机构数附加信息数回答部分管理机构部分附加信息部分0163域名表达 在域名服务器报文中各域名字段都是变长的，但无专门的长度字段指示其长度，只有采取特殊约定的表达方式才能识别出单个的域名，而在请求和响应报文中，域名表达方式是不相同的。6.7arp/rarp协议6.7.1什么是地址解析 地址之间的映射叫地址解析（resolution），地址映射包括两方面内容：（1）从互联网地址到物理地址的映射（2）从物理地址到互联网地址的映射。关于两种地址间的映射，tcp/ip专门提供了两个协议，这就是我们前面1.3节提到的：（1）arp地址解析

15、协议，用于从互联网地址到物理地址的映射（2）rarp逆向地址解析协议，用于从物理地址到互联网地址的映射6.7.2 从互联网地址到物理地址映射 方法:表格方式非表格方式 直接映射 动态联编表格方式 原理 事先在各主机中建立互联网地址物理地址映射表 特点: 简单 映射表要人工建立和维护 不适应大规模和长距离网络或映射关系变化频繁的网络非表格方式 非表格方式采用全自动技术，地址映射完全由机器自动完成 根据物理地址类型的不同，非表格方式分为两种 直接映射 动态联编直接映射 适用对象 短而可自由配置的物理地址 ，如令牌环网pronet网 地址 原理 将物理地址编入互联网地址码的某个域中，如主机号 动态联

16、编 适用对象 长且固定的物理地址 ，如以太网地址 广播方式网络 原理 主机a首先广播一个arp请求报文，请求互联网地址为ib。的主机回答其物理地址pb 网上所有主机（包括b）都将收到该arp请求，但只有b识别出自己的ib地址，并做出应答 b向a发回一个arp响应，回答自己的物理地址pb。arp高速缓存技术(caching) 在每台使用arp的主机中，都保留了一个专用的内存区（即高速缓存），存放最近获得的互联网地址一物理地址联编。 一收到arp应答，主机就将信宿机的互联网地址和物理地址存入缓存。 解析地址时，首先去缓存中查找相应联编，若找不到，再利用arp进行地址解析。 6.7.3 从物理地址到

17、互联网地址 含义 从物理网络地址得出对应的互联网地址 tcp/ip标准 rarp（reverse arp） 方法 rarp服务器rarp原理 rarp服务器有一个本网“物理地址ip地址”映射表。 当rarp服务器受到rarp请求后，根据请求者的物理地址通过查找映射表得出互联网地址，作为响应 假如网上同时有若干rarp服务器开机，请求者会收到所有服务器的响应，但它只使用最先到达的一个 rarp服务器配置方法 方法1：主次服务器法 方法2：类主次服务器法6.7.3 地址解析报文 如图6-22所示 图6-22 arp/rarp报文格式 硬件类型协议类型发送者硬件地址（字节03）目的硬件地址（字节 2

18、5）08162431硬件地址长度协议地址长度操 作发送者硬件地址（字节45）发送者ip地址（字节01）发送者ip地址（字节23）目的硬件地址（字节01）目的ip地址（字节 03）6.7.4arp/rarp报文格式 长度域指出以后各相应域的长度 硬件类型域指出发送者本机网络接口类型（值“1”代表以太网） 协议类型域指出发送者所提供/请求的高级协议地址类型(“0x0800”代表ip协议)。 操作域指出本报文的类型：“1”为arp请求，“2”为arp响应，“3”为rarp请求，“4”为rarp响应。 arp报文处理 进行arp请求时，发送者在“发送者硬件地址”域和“发送者协议地址”域分别填入本机物理地址和ip地址；并在“目标(target)协议地址”域填入欲解析目标机的ip地址，在“操作”域填入“1”(arp请求)。 标机处理请求时，在所缺域中填入相应数据，交换发送者域和目标域的位置（交换的目的在于统一“发送者”与“目标”的概念，以便进行一致处理），将“操作”域改为“