第5章 计算机网络技术基础 网络层的主要功能课件_第1页
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第5章计算机网络技术基础网络层的主要功能课件计算机网络基础精品在线开放课程网络层的主要功能N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程网络层的主要功能N小张小刘通信设备传输介质网络层的主要功能走哪条路呢?网络层关注的是:如何将数据包从源端找到合适网络路径送达目标端。小张小刘通信设备传输介质网络层的主要功能走哪条路呢?网络层关目录Contents了解网络层协议了解网络层的主要功能学习目标1数据包分组与封装2路由与转发3拥塞控制4异种网络的互连目录Contents了解网络层协议学习目标1数据包分组与封装1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层网络层的位置1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层OSI参考模型IP协议ICMPIGMPARPRARPTCP/IP协议栈网络层主要协议5

1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表数据包分组与封装路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主机A主机B1234传输层数据分组交换是以分组为单位的存储转发的传输方式,将长的报文分割成若干短的分组进行多次传输。由于分组长度小,大大提高了转发速度;各分组可以在不同传输路径上同时被发送,降低了总体的传输时间;当传输出错时,只需重传出错的分组,而不必重传整个报文,提高了效率。数据包分组与封装路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主机路由与转发主机A主机B主机C主机D1.主机B2.主机D3.主机C路由转发:源与目的主机之间可能存在多条相通的路径,网络层选择一条“最佳”路径完成数据转发。路由与转发主机A主机B主机C主机D1.主机B2.主机D3.主拥塞控制拥塞控制:合理分配数据包的转发路径,提高转发效率。路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主机A主机B1234阻塞当产生网络拥塞时,及时更换传输路径;拥塞控制拥塞控制:合理分配数据包的转发路径,提高转发效率。路异种网络的互连异种网络的互连:当源主机和目标主机的网络不属于同一种网络类型时,为了解决不同网络在寻址、分组大小、协议等方面的差异,要求在不同种类网络交界处的路由器能够对分组进行处理,使得分组能够在不同网络上传输。路由器网络A……网络B……不同的网络类型对分组大小要求不一样,需要重新分组以太网ATM网络异种网络的互连异种网络的互连:当源主机和目标主机的网络不属于计算机网络基础精品在线开放课程网络层提供的服务类型N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程网络层提供的服务类型N目录Contents了解网络层提供的服务类型了解数据报与虚电路的区别学习目标1数据报方式2虚电路方式3数据包与虚电路比较目录Contents了解网络层提供的服务类型学习目标1数据报以Internet为代表的阵营认为:网络中传送的每个分组需要携带完整的目标地址,分组的排序及流控制需要终端来解决路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主机A主机B1234数据报方式每个分组都有目标地址Internet网络层的IP数据报的转发以Internet为代表的阵营认为:网络中传送的每个分组需要以电话公司为代表的阵营认为:通信子网应该提供可靠的、面向连接的服务。通信的两端需要建立一条逻辑链路(不是物理链路),以保证传输的质量。虚电路方式ATM网络路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主机A主机B1234虚电路以电话公司为代表的阵营认为:通信子网应该提供可靠的、面向连接数据包与虚电路比较数据报虚电路比较方面连接建立目的站地址传输路径传输节点出现故障分组顺序流量平衡不需要建立逻辑链路需要建立逻辑链路每个分组需要完整源和目的地址每个分组包含相同的虚电路号可根据网络状况选择不同路径传输每个分组包含相同的虚电路号可能丢失分组,路由会发生变化整个虚电路不能工作不保证按发送顺序到达目的主机分组按照发送顺序到达目的主机可根据网络流量改变传输路径不能根据网络流量改变传输路径数据包与虚电路比较数据报虚电路比较方面连接建立目的站地址传输计算机网络基础精品在线开放课程网络层与数据链路层的关系N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程网络层与数据链路层的关系N网络层与数据链路层的关系16

1.数据链路层实现同一局域网中利用MAC地址通信,网络层利用IP地址实现网络寻址。主机A主机C主机B交换机A主机D路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E局域网通信利用MAC地址互联网上利用IP地址进行寻址节点间通信利用MAC地址网络层与数据链路层的关系161.数据链路层实现同一局域网中17

2.网络层要解决异构网络互联的问题,按照不同网络协议的格式完成数据的重新封装,

数据链路层实现的是保证两端链路的连通性,可以说数据链路层不能分辨异构的网络。网络层与数据链路层的关系主机A主机B路由器A路由器B路由器C以太网IP-VPNATM无线网络交通工具行程表数据链路层负责区间的通信网络层负责解决异构网络的问题,并负责将数据发给目的端172.网络层要解决异构网络互联的问题,按照不同网络协议计算机网络基础精品在线开放课程IP地址基础知识N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程IP地址基础知识NIP地址基础知识网络层主要利用IP地址完成路由寻址功能。IP地址基础知识网络层主要利用IP地址完成路由寻址功能。目录Contents掌握IP地址的结构掌握子网掩码的作用掌握网关的作用学习目标1什么是IP地址2子网掩码的作用3网关的作用目录Contents掌握IP地址的结构学习目标1什么是IP地1.什么是IP地址21

IP地址是主机在Internet上的一个全世界范围内唯一32位标识符IP地址:点分十进制:用4个十进制数表示,中间用圆点隔开01100100000111010000000000000010888832位+++二进制:思考:计算机使用二进制,为什么用十进制表示IP地址呢?1.什么是IP地址21IP地址是主机在Internet上的2.IP地址结构0517–83808237网络号主机号区号电话号Internet网络1网络2网络3主机1主机2主机3互联网层次结构思考:如何确定网络号呢2.IP地址结构0513.子网掩码的作用子网掩码通过将网络号所占二进制位置为1,主机号所占二进制位置为0,然后转换成十进制计算得来的。用来确定IP地址的网络号。Netmask网络号主机号0110010000011101000000000000001011111111111111110000000000000000表示方法:

/16前缀表示法计算网络号方法:IP地址与子网掩码与运算0110010000011101000000000000001011111111111111110000000000000000011001000001110100000000000000003.子网掩码的作用子网掩码通过将网络号所占二进制位置为1,主3.子网掩码的作用应用举例:本网网络号:本网网络号:本网网络号:路由器A路由器B路由器C路由器D目的地址:目的地址:取出目的地址使用设定的子网掩码子网掩码:&网络号:主机A3.子网掩码的作用应用举例:本网网络号:.网关的作用网关一个网络的出口就称为网关。当一个主机要将数据发送给其他网络的主机时,通常首先将数据发往网关。Gateway路由器网络A……InternetF0F1F0:4.网关的作用网关一个网络的出口就称为网关。当一个主机要将数计算机网络基础精品在线开放课程分类的IP地址N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程分类的IP地址N目录Contents掌握IP地址的分类掌握每类的网络位数掌握每类网络包含主机数量学习目标1具体分类方式2每类网络所包含主机数量目录Contents掌握IP地址的分类学习目标1具体分类方式1.具体分类方式28

A类B类C类D类E类字节1字节2字节3字节40网络号主机号10网络号主机号110网络号主机号1110多播地址1111预留第一字节范围000000000111111110000000101111111100000011011111111000001110111111100000111011110~127128~191192~223224~239240~255ABC三类为常用地址D类为多播地址保留为实验科研用

C类1.具体分类方式28A类B类C类D类E类字节1字节2字节32.每类网络所包含主机数量29

IP地址类别网络地址长度子网掩码包含主机数量A类B类C类8位224-2=1677721416位216-2=6553424位28-2=254111111110000000000000000000000002.每类网络所包含主机数量29IP地址类别网络地址长度子网计算机网络基础精品在线开放课程全局地址与私有地址N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程全局地址与私有地址N目录Contents了解全局地址的含义掌握私有地址的使用方式掌握私有地址的范围学习目标1全局地址的使用2私有地址的使用3私有地址的范围目录Contents了解全局地址的含义学习目标1全局地址的使1.全局地址的使用32

全局地址也就是可以在公网上(Internet)使用的地址,必须是唯一的。路由器A路由器C路由器BInternet/8/8/81/81/8/8边界路由器私有地址全局地址1.全局地址的使用32全局地址也就是可以在公网上(Inte1.全局地址的使用33

目的地址:主机A主机B主机C路由器A发给谁呢?全局地址也就是可以在公网上(Internet)使用的地址,必须是唯一的。随着互联网的迅速普及,IP地址不足的问题日趋显著。1.全局地址的使用33目的地址:主机A2.私有地址的使用34

私有地址暂时解决了地址短缺问题,它可以在不同的局域网中重复使用。主机A主机B主机C主机D主机E路由器A路由器B路由器C公网中使用全局地址私网内使用私有地址通过NAT转换为公网地址全局IP地址要在整个互联网内保持唯一性,但私有地址不需要,只要在同一个私网中保证唯一即可。2.私有地址的使用34私有地址暂时解决了地址短缺问题,它可3.私有地址的范围35

私有地址包含了A类、B类和C类三类地址空间中的3个小部分IP地址类别私有地址范围A类~55B类~55C类~55举例:以下哪些地址属于私有地址?3.私有地址的范围35私有地址包含了A类、B类和C类三类地计算机网络基础精品在线开放课程特殊IP地址及应用N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程特殊IP地址及应用N目录Contents理解特殊IP地址的应用学习目标1网络地址2广播地址3多播地址4环回地址5保留地址目录Contents理解特殊IP地址的应用学习目标1网络地址1.网络地址38

网络地址包含了一个有效的网络号和一个全“0”的主机号。如:/8主机位全为0,为网络号,因此不能分配给主机使用。1.网络地址38网络地址包含了一个有效的网络号和一个全“01.网络地址39

2.广播地址直接广播(DirectedBroadcasting)包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号,即将IP地址中的主机号部分全部设置为1,如55/24路由器A路由器B路由器C目的地址:55路由器转发直接广播包发送到网络中的所有主机1.网络地址392.广播地址直接广播包含一个有效的网络号和1.网络地址40

2.广播地址有限广播(LimitedBroadcasting)也称受限广播地址,指32位全为“1”的IP地址,即55。用于本网广播,即被限制在本网络之中。路由器A路由器B路由器C目的地址:55路由器隔离有限广播包1.网络地址402.广播地址有限广播也称受限广播地址,指3主机E主机F主机G路由器A主机A主机B主机C主机D发送多播数据包路由器复制多播数据包主机H主机I3.多播地址多播(LimitedBroadcasting)多播(Multicast)也称为组播,D类的IP地址就属于多播地址。主机E主机F主机G路由器A主机A主机B主机C主机D发送多播数4.环回地址环回地址在A类网络中,当网络号部分为127,主机号为任意值时的地址称为环回地址。它主要用于网络软件测试以及本地进程之间的通信。本地主机4.环回地址环回地址在A类网络中,当网络号部分为127,主机5.保留地址表示所有不清楚的主机和目的网络C:\>routeprintActiveRoutes:NetworkDestination

NetmaskGatewayInterfaceMetric

5820

1

8820

8820

5555881DefaultGateway:5169.254.*.*使用DHCP无法自动获取地址时,系统自动分配这个网段的地址5.保留地址表示所有不清楚的主机和目的网络C计算机网络基础精品在线开放课程子网划分N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程子网划分N目录Contents了解子网划分的原因掌握子网划分的方法学习目标1为什么要划分子网2子网划分的方法3子网划分举例目录Contents了解子网划分的原因学习目标1为什么要划分1.为什么要划分子网46

ABC网络号网络号网络号8位24位16位16位24位8位主机号主机号主机号03方便网络管理和故障诊断02增强系统安全性01有效利用IP地址,改进系统性能子网划分原因2ABC三类网络中主机数116777214655341.为什么要划分子网46ABC网络号网络号网络号8位24位47

2.子网划分的方法借位:从主机最高位开始借位变为新的子网位,剩余部分仍为主机位,使IP地址的格式变为:16位16位B类IP地址划分子网16位m位n位+=16位主机号网络号网络号子网号主机号网络号主机号16位m位+472.子网划分的方法借位:从主机最高位开始借位变为新的子48

2.子网划分的方法

按照网络数量划分1公式:2n≥N

N代表网络数量

n代表子网位数110000001010100000000001举例:原有网络号/24,划分成2个网络网络1网络22n≥2n=1000000000000000000000000192.168.1./25网络1100000008/25网络2482.子网划分的方法按照网络数量划分1公式:2n≥N49

2.子网划分的方法按照主机数量划分2公式:2n-2≥N

N代表主机数量

n代表主机所占位数-2是指减掉主机位全0和全1的两种情况110000001010100000000001举例:原有网络号/24,其中一个网络包含100台主机2n-2≥100n=7000000000000000000000000192.168.1./25100000008/25100台主机492.子网划分的方法按照主机数量划分2公式:2n-2≥计算机网络基础精品在线开放课程等长掩码子网划分举例N

网络基础计算机网络基础精品在线开放课程等长掩码子网划分举例N51

等长掩码子网划分举例实验室1:50台实验室2:62台实验室3:48台举例:假设一个学校的计算机系,新建了三个实验室,主机数量分别是62台、48台、50台。现给一C类网络地址/24,请将其进行子网划分,分配给这三个实验室使用按照网络数量划分1按照主机数量划分200000000n≥3n=20100000000000001000000192.168.1./264/2628/2692/26实验室1实验室2实验室32n-2≥62n=6000000001等长掩码子网划分举例实验室1:50台实验室2:62台实计算机网络基础精品在线开放课程VLSM与CIDR的应用N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程VLSM与CIDR的应用N目录Contents掌握VLSM子网划分方法了解CIDR的计算方法学习目标1VLSM子网划分方法2CIDR路由聚合方法目录Contents掌握VLSM子网划分方法学习目标1VLS1.VLSM子网划分方法路由器B路由器AInternet3楼:54个IP2楼:101个IP2个IP可变长子网掩码(VLSM):各子网主机规模不一致的情况,允许在同一网络范围内使用不同长度子网掩码。/24例00000001.按照2楼主机数划分2n-2≥101n=7/2528/25100000002楼使用其他网络使用2.按照3楼主机数划分2n-2≥54n=600000001100000028/2692/263楼使用其他网络使用3.为路由器之间网络划分2n-2≥2n=2100000092/30路由器之间使用1.VLSM子网划分方法路由器B路由器AInternet32.CIDR路由聚合方法由于使用了VLSM无形中增加了路由条目,降低了通信效率,因此利用CIDR可以将若干个较小的网络合并成一个较大的网络无类域间路由(CIDR):路由器A路由器C路由器BInternet/24/24/24/24/24/24边界路由器1100100000000001000000000000000011001000

0000000100000001000000001100100000000001000000100000000011001000000000010000001100000000110010000000000100000100000000001100100000000001000001010000000011001000000000010000000000000000网络1:网络2:网络3:网络4:网络5:网络6:汇聚后的超网地址/212.CIDR路由聚合方法由于使用了VLSM无形中增加了路由计算机网络基础精品在线开放课程IP协议特点N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程IP协议特点NIP协议特点IP协议是TCP/IP网际层的核心协议,也是整个TCP/IP模型中的核心协议之一。路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主机A主机B1234丢失数据包可能选择不同路径转发数据包未按序到达面向无连接的传输服务1不可靠的数据投递服务2尽最大努力投递服务3IP协议特点IP协议是TCP/IP网际层的核心协议,也是整个计算机网络基础精品在线开放课程IPv4报文格式N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程IPv4报文格式N01000100010101010101001001001000110……IPv4报文格式IPv4报文格式010001000101010101010010010010目录Contents理解IP报文格式理解IP报文各字段含义学习目标1IPv4报文格式2IPv4报文各字段含义3IPv4报文应用方式目录Contents理解IP报文格式学习目标1IPv4报文格第5章计算机网络技术基础网络层的主要功能课件版本(4)版本(version)1表示该数据报所使用的IP协议版本号0100IPv40110IPv6版本版本(version)1表示该数据报所使用的IP协议版本头长度(4)头长度(IHL)2指明“报头区”的长度单位是32bits如:01117报头区长度为:7*32bits=224bits=28Bytes头长度头长度(IHL)2指明“报头区”的长度单位是32bit服务类型(TOS)3区分不同的服务种类,对传输速度及可靠性等方面加以控制TOS(8)优先级可靠性吞吐量延迟服务类型(TOS)3区分不同的服务种类,对传输速度及可靠性等总长度(TotalLength)4定义了报文总长,包含首部和数据,单位为字节。总长度(16)20~65,535总长度(TotalLength)4定义了报文总长,包含首部标识符(Identification)5让目标主机确定一个新到达的分段属于哪一个数据报。同一个数据报的所有分段包含相同的Identification值标识(16)标识符(Identification)5让目标主机确定一个新标志位(Flags)6用于控制和识别分片。标志(3)0DFMFDF=0时才允许分片MF为1表示后面还有分片MF为0表示最后一个分片标志位(Flags)6用于控制和识别分片。标志(3)0DFM片偏移(FragmentOffset)7指明了每个分片相对于原始报文开头的偏移量,以8字节作单位片偏移(13)分片1分片2分片3片偏移(FragmentOffset)7指明了每个分片相对存活时间(TTL)8避免报文在网络中永远存在。TTL(8)最大的生存期为255秒存活时间(TTL)8避免报文在网络中永远存在。TTL(8)最协议(Protocol)9定义了该报文数据区使用的协议协议(8)协议字段值协议类型1ICMP2IGMP6TCP17UDP89OSPF协议(Protocol)9定义了该报文数据区使用的协议协议(校验和(HeaderChecksum)10只检验数据报的首部部分(报头区),不包括数据部分(数据区)校验和(16)数据区的错误留待上层协议处理校验和(HeaderChecksum)10只检验数据报的首源、目的IP地址11源IP地址是报文的发送端的地址,

目的IP地址是报文接收端的地址。源IP地址(32)目的IP地址(32)源IP发送端接收端目的IP源、目的IP地址11源IP地址是报文的发送端的地址,

目的I源、目的IP地址12选项字段用来支持排错、测量以及安全等措施,内容很丰富。选项(0or32ifany)源、目的IP地址12选项字段用来支持排错、测量以及安全等措施数据(Data)13数据字段内容是上层所封装的完整数据。数据数据(Data)13数据字段内容是上层所封装的完整数据。数据3.IPv4报文应用方式01000100010101010101001001001000110……4IPv44报头长度4*8=32Byte版本(4)头长度(4)TOS(8)总长度(16)标识(16)标志(3)片偏移(13)TTL(8)协议(8)校验和(16)源IP地址(32)目的IP地址(32)选项(0or32ifany)数据bit0bit31报头区20-60Bytes3.IPv4报文应用方式010001000101010101计算机网络基础精品在线开放课程IPv4协议抓包体验N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程IPv4协议抓包体验N体验过程OperatingSteps掌握数据包抓包方法掌握IP数据包分析方法学习目标1IPv4抓包方法及过程2抓包结果分析体验过程OperatingSteps掌握数据包抓包方法学习1.IPv4抓包方法及过程78

启动Wireshark抓包功能1在浏览器中输入网址2停止抓包3对抓取的数据包进行过滤4抓包操作过程:1.IPv4抓包方法及过程78启动Wireshark抓包功79

2.抓包结果分析版本、报头长度1标志符、TTL2源目的IP地址3上层协议4抓包分析内容:792.抓包结果分析版本、报头长度1标志符、TTL2源目的计算机网络基础精品在线开放课程什么是路由N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程什么是路由N目录Contents了解路由的作用了解路由表中包含的信息理解路由转发方式学习目标1路由的含义2路由表的作用3路由转发的过程目录Contents了解路由的作用学习目标1路由的含义2路由1.路由的含义路由是指数据包转发路径选择的过程。我想去主机A那里应该往哪里发送呢根据路由信息将数据包发送到目的端路由器??网络1网络2一个数据包之所以能够到达目标地址,全靠路由控制,它主要根据数据包中的目的IP地址进行寻址。1.路由的含义路由是指数据包转发路径选择的过程。我想去主83

2.路由表的作用路由器电话簿张三83987654李四83456789王五83123456……路由表/8f0/1/8f0/2/8f0/3……路由表是指路由器将所有关于如何到达目标网络的最佳路径信息以数据库表的形式存储起来的表R/8[120/1]via,00:00:16,F1832.路由表的作用路由器电话簿路由表路由表是指路由器将所84

2.路由转发的过程R/8[120/1]via,00:00:16,F1主机A主机B/8F0目的地址:/8路由器A路由器B路由器DF1/8路由器C表示路由的来源表示目标网络号表示管理距离和度量值下一站要发往哪里从哪个接口发出去842.路由转发的过程R/8[120计算机网络基础精品在线开放课程路由协议及分类N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程路由协议及分类N目录Contents了解路由协议的作用了解路由协议的分类了解路由协议的工作方式学习目标1什么是路由协议2路由协议分类3动态路由协议的分类目录Contents了解路由协议的作用学习目标1什么是路由协1.什么是路由协议路由协议是在路由指导IP数据包发送过程中事先约定好的规定和标准。它通过在路由器之间共享路由信息来支持可路由协议创建了路由表,描述了网络拓扑结构。路由表/8f0/1/8f0/2/8f0/3……路由协议路由器A路由器B路由器D路由器C1.什么是路由协议路由协议是在路由指导IP数据包发送过程中事2.路由协议分类动态路由协议路由器之间通过交换路由信息,负责建立、维护动态路由表,并计算最佳路径的协议。静态路由协议手工添加到路由器上的,有多少个网络就需要添加多少路由信息条目。静态路由协议动态路由协议2.路由协议分类动态路由协议路由器之间通过交换路由信息,负责89

2.路由协议分类静态路由协议手工添加到路由器上的,有多少个网络就需要添加多少路由信息条目。路由器A路由器B路由表网络A走左侧网络B走右侧

路由表

网络A走左侧网络B走右侧根据手动设定路由信息进行数据转发网络A网络B路由表网络A走左侧网络B走右侧892.路由协议分类静态路由协议手工添加到路由器上的,有多90

2.路由协议分类动态路由协议路由器之间通过交换路由信息,负责建立、维护动态路由表,并计算最佳路径的协议。路由器A路由器B我连着网络A网络A网络B我连着网络B网络A走左侧网络B走右侧网络C走右侧网络A走左侧网络B走右侧网络C走上方动态路由协议自动算出网络C(新增)路由器A路由表路由器B路由表902.路由协议分类动态路由协议路由器之间通过交换路由信息91

3.动态路由协议的分类动态路由协议路由器之间通过交换路由信息,负责建立、维护动态路由表,并计算最佳路径的协议。外部网关协议EGP内部网关协议IGPAS:10AS:20AS:30IGPIGPIGPEGPEGPEGP应用的区域:913.动态路由协议的分类动态路由协议路由器之间通过交换路92

3.动态路由协议的分类动态路由协议路由器之间通过交换路由信息,负责建立、维护动态路由表,并计算最佳路径的协议。距离矢量路由协议链路状态路由协议按照使用的算法:我想去主机A那里路由器到网络A的距离是3到网络A的距离是6请走左侧,因为左侧距离为3,比较近923.动态路由协议的分类动态路由协议路由器之间通过交换路93

3.动态路由协议的分类动态路由协议路由器之间通过交换路由信息,负责建立、维护动态路由表,并计算最佳路径的协议。距离矢量路由协议链路状态路由协议按照使用的算法:我想去主机A那里路由器请走左侧,因为根据链路状态算法,左侧路径最佳933.动态路由协议的分类动态路由协议路由器之间通过交换路94

3.路由协议分类协议名称使用的下层协议类型适用范围RIPUDP距离矢量路由协议域内OSPFIP链路状态路由协议域内EIGRPIP综合了距离矢量和链路状态两种协议域内IS-ISIP链路状态协议域内EGPIP距离矢量对外连接BGPTCP路径矢量对外连接路由协议分很多种,每种都有自己的特点及适合使用的网络。943.路由协议分类协议名称使用的下层协议类型适用范围RI计算机网络基础精品在线开放课程主机静态路由配置体验N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程主机静态路由配置体验N体验过程OperatingSteps了解主机的路由信息理解静态路由的作用了解主机静态路由配置方法学习目标1主机路由信息2主机静态路由配置体验过程OperatingSteps了解主机的路由信息学习1.主机路由信息97

路由器网络A……InternetF0F1F0:网关也称为网络的出口,网关的使用实际上是通过一条静态路由来(默认路由)体现的。C:\>routeprintIPv4路由表===========================================================================活动路由:

网络目标

网络掩码

网关

接口

跃点数120

在链路上

30655在链路上

3065555在链路上

306

在链路上

3065555在链路上1

276===========================================================================routeprint:1主机ARoute/?查看主机静态路由配置方法1.主机路由信息97路由器网络A……InternetF0F98

2.主机静态路由配置删除原有默认路由()1测试上网情况2为确定网络添加一条静态路由3添加一条默认路由实现完全联网4配置过程:982.主机静态路由配置删除原有默认路由()计算机网络基础精品在线开放课程动态路由协议举例N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程动态路由协议举例N目录Contents了解RIP路有协议工作方式了解OSPF路由协议工作方式学习目标1RIP路由协议工作方式2OSPF路由协议工作方式目录Contents了解RIP路有协议工作方式学习目标1RI1.

RIP路由协议工作方式RIP是距离矢量路由协议的一种,它使用跳数作为路径选择的依据。路由器B路由器A路由器D路由器C路由器A告诉B到网络A的距离为1路由器B告诉D到网络A的距离为2路由器B告诉C到网络A的距离为2去往A距离为1,路由器A去往A距离为2路由器B去往A距离为2路由器B去往A距离为3路由器C路由器C告诉D到网络A的距离为3网络A网络B1.RIP路由协议工作方式RIP是距离矢量路由协议的一种,路由器D网络B路由器A路由器B路由器C网络A网络C网络D2.

OSPF路由协议工作方式OSPF是链路状态的路由协议,通过使用SPF算法对收集的链路状态计算出一条到目的网络的最佳路径路由器A与网络A和B相连路由器D和网络B和D相连路由器C和网络C和D相连路由器B和网络B和C相连路由器D网络B路由器A路由器B路由器C网络A网络C网络D2.计算机网络基础精品在线开放课程MPLS技术N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程MPLS技术N目录Contents了解MPLS技术了解MPLS优势学习目标1MPLS技术2MPLS优势目录Contents了解MPLS技术学习目标1MPLS技术21.什么是路由协议MPLS(多协议标记交换技术)是每个IP包都设定一个叫做“标记”的值,然后根据这个“标记”再进行转发。IP包目的地址为主机B主机A主机BLER-1LER-2LSR-1LSR-2LSR-3MPLS标签,标记为10标记表INOUT1020………...标记表INOUT2030…...…...替换MPLS标签为20替换MPLS标签为30去掉标记1.什么是路由协议MPLS(多协议标记交换技术)是每个IP包2.MPLS优势01转发速度快02标记生成虚拟的路径使用固定长度的标记信息,使得处理更加简单,可以通过高速的硬件实现转发。MPLS只需要设置必要的几处信息即可,所要处理的数据量也大幅度减少。利用标记生成虚拟的路径,并在它的上面实现IP等数据包的通信提供基于MPLS的通信质量控制、带宽保证和VPN等功能2.MPLS优势01转发速度快02标记生成虚拟的路径使用固计算机网络基础精品在线开放课程分片与重组N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程分片与重组N目录Contents了解不通网络MTU的值了解分片的方式学习目标1最大传输单元MTU2分片方式3各分片重组方式目录Contents了解不通网络MTU的值学习目标1最大传输1.最大传输单元MTU每种网络都规定了一个帧最多能够容纳的数据量,这一限制称为最大传输单元。数据报的总长度一定不能超过下层的数据链路层的MTU值,否则无法传输。网络类型MTU(字节)总长度(字节,含FCS)IP网络65535——IPoverATM9180——PPP(Default)1500——以太网15001518IEEE802.4TokenBus81668191IEEE802.5TokenRing44644508PPPoE1492——FDDI435245001.最大传输单元MTU每种网络都规定了一个帧最多能够容纳的数2.分片方式网络中不同网络的MTU各不相同,经过转发节点后需要进行分组。FDDIMTU=4352以太网MTU=1500发送端设置一个唯一的标识符发送数据路由器负责进行分片处理。接收端利用标识符及片偏移字段进行重组。数据IP首部433220各分片具有相同的标识符数据IP首部148020数据IP首部148020数据IP首部1372202.分片方式网络中不同网络的MTU各不相同,经过转发节点后需3.各分片重组方式经过分片之后的IP数据报在被重组的时候,只能由目标主机进行,路由器虽然做分片但不会进行重组。版本(4)头长度(4)TOS(8)总长度(16)标识(16)标志(3)片偏移(13)TTL(8)协议(8)校验和(16)源IP地址(32)目的IP地址(32)选项(0or32ifany)数据bit0bit31分片1IP首部分片2IP首部分片3IP首部分片1数据

分片2数据分片3数据FDDIMTU=4352以太网MTU=1500思考3.各分片重组方式经过分片之后的IP数据报在被重组的时候,只计算机网络基础精品在线开放课程路径MTU发现技术N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程路径MTU发现技术N目录Contents了解不通网络MTU的值了解路径MTU发现机制学习目标1什么是路径MTU发现2路径MTU发现机制目录Contents了解不通网络MTU的值学习目标1什么是路1.什么是路径MTU发现路径MTU是指从发送端主机到接收端主机之间不需要分片时最大MTU的大小,即路径中存在的所有数据链路中最小的MTU。路由器的处理负荷加重1路由器需要处理的很多2分片丢失造成整个IP数据报作废3路径MTU出现原因:路由器PPPoEMTU=1492以太网MTU=1500FDDIMTU=4352路由器主机A主机B路径MTU技术:分片1IP首部1492字节1.什么是路径MTU发现路径MTU是指从发送端主机到接收端2.路径MTU发现机制UDP是无连接的协议,对数据包的到达顺序以及是否正确到达不甚关心,所以一般UDP对分片没有特殊要求。FDDIMTU=4352

以太网MTU=1500发送端设置IP报文不分片源端按照最小MTU分片后重新发送。×返回错误信息,告诉源端MTU为1500数据IP首部433220以太网MTU小于FDDIMTU,丢包数据IP首部148020数据IP首部148020数据IP首部137220ICMPIP首部直接发送利用标识符及片偏移字段进行重组。路由器2.路径MTU发现机制UDP是无连接的协议,对数据包的到达顺2.路径MTU发现机制TCP是面向连接的协议,它非常在意数据包的到达顺序以及是否传输中有错误发生,有些TCP应用要求不能分片发送端设置IP报文不分片源端按照最小MTU分片后重新发送×返回错误信息,告诉源端MTU为1500431220以太网MTU小于FDDIMTU,丢包146020ICMPIP首部直接发送利用标识符及片偏移字段进行重组。

FDDIMTU=4352

以太网MTU=1500路由器20数据IP首部TCP首部20数据IP首部TCP首部14602020数据IP首部TCP首部13922020数据IP首部TCP首部2.路径MTU发现机制TCP是面向连接的协议,它非常在意数据计算机网络基础精品在线开放课程地址解析协议ARPN网络基础计算机网络基础精品在线开放课程地址解析协议ARPN目录Contents掌握ARP协议的作用掌握ARP的工作原理掌握ARP的应用方式学习目标1ARP协议的作用2ARP工作原理3ARP应用方式目录Contents掌握ARP协议的作用学习目标1ARP协议1.ARP协议的作用ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址,查询目标设备的MAC地址,以保证通信的顺利进行。交换机局域网内利用MAC进行数据转发以太网中一个主机和另一个主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。利用ARP–a命令查看主机中MAC地址信息C:\>arp-a接口:11---0xbInternet地址物理地址类型

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d4-3d-7e-d0-e6-63动态

00-21-97-c2-51-b9动态路由器各网络间利用IP地址进行寻址转发1.ARP协议的作用ARP协议的基本功能就是通过目标设备的2.ARP工作原理ARP是借助ARP请求与ARP响应两种类型的包确定MAC地址的IP:IP:IP:主机A主机B主机C希望与主机B进行通信A发送ARP广播包询问B的MAC地址C收到后丢弃此包B收到后将主机A的MAC地址收藏,并给回应告诉A,自己的MAC地址交换机广播该ARP数据包交换机C:\>arp-a接口:11---0xbInternet地址物理地址类型

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ec-a8-6b-8a-1c-ab动态2.ARP工作原理ARP是借助ARP请求与ARP响应两种类3.ARP应用方式ARP地址查询完成后,交换机将利用这一MAC地址进行转发IP:IP:IP:主机A主机B主机C希望与主机B进行通信在数据链路层封装主机B的MACB收到后将主机A的MAC地址收藏,并给回应告诉A,自己的MAC地址交换机利用MAC地址找到转发端口交换机C:\>arp-a接口:11---0xbInternet地址物理地址类型

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00-00-36-00-00-01动态3.ARP应用方式ARP地址查询完成后,交换机将利用这一M计算机网络基础精品在线开放课程ARP与跨网络通信N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程ARP与跨网络通信N目录Contents理解ARP为什么不能跨网通信理解ARP代理工作方式学习目标1

ARP与跨不同网络通信2ARP代理目录Contents理解ARP为什么不能跨网通信学习目标11.ARP与跨不同网络通信ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址,查询目标设备的MAC地址,以保证通信的顺利进行。正常情况下,主机只能解析到与之同一网络的其它主机及网关的MAC地址,而不能跨网络进行地址解析。路由器网络A主机AIP:主机B网络BIP:接口f0:接口f1:1.ARP与跨不同网络通信ARP协议的基本功能就是通过目标2.ARP代理采用代理ARP的路由器可将ARP请求转发给邻近的网段。两个以上网段的节点之间可以像在同一个网段中一样进行通信。IP:IP:希望解析主机的MAC地址发现解析的地址与主机A在同一网络,丢弃该包路由器希望解析主机B的MAC地址主机B和A不在同一网络。但路由器知道B在哪,于是给A响应自己的MAC地址,但IP地址仍然是B的主机A主机BC:\>arp-aInternet地址物理地址类型

00-00-5e-00-01-fb动态00-00-5e-00-01-fb动态IP:2.ARP代理采用代理ARP的路由器可将ARP请求转发给邻计算机网络基础精品在线开放课程反向地址解析协议RARPN网络基础计算机网络基础精品在线开放课程反向地址解析协议RARPN1.反向地址解析协议RARP利用MAC地址解析出相对亦的IP地址。例如将打印机服务器等小型嵌入式设备接入到网络时就经常会用到。交换机主机ARARP服务器我的IP地址是什么携带自身的MAC地址进行广播请求查询MAC与IP映射关系,响应其IP1.反向地址解析协议RARP利用MAC地址解析出相对亦的IP计算机网络基础精品在线开放课程ICMP协议N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程ICMP协议N目录Contents理解ICMP的作用了解ICMP报文格式及含义学习目标1设计ICMP协议目的2ICMP主要功能3ICMP协议报文格式目录Contents理解ICMP的作用学习目标1设计ICMP1.设计ICMP协议目的ICMP用于在IP主机、路由器之间传递控制消息,控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。1.网络接口层2.网际层3.传输层4.应用层IP面向无连接的不可靠尽力而为传输错误是难免的是否顺利到达目标主机,无法判断ICMP1.设计ICMP协议目的ICMP用于在IP主机、路由器之间传2.ICMP主要功能可以获得网络是否正常、设置是否有误以及设备有何异常等信息,从而便于进行网络上的问题诊断。错误诊断查询服务拥塞控制路径控制ICMP发送数据给主机B路由器B发现没有到达主机B的路由信息,因此丢弃该包。返回主机不可达的ICMP报文路由器A路由器BICMP数据包主机A主机BInternet2.ICMP主要功能可以获得网络是否正常、设置是否有误以及3.ICMP协议报文格式ICMP消息分为两类:一类是ICMP差错控制报文,即通知出错原因的错误消息,另一类是ICMP询问报文,即用于诊断的查询消息。ICMP报文种类类型内

容差错报告报文3目标不可达4源点抑制5重定向或改变路由9路由器公告10路由器请求11超时3.ICMP协议报文格式ICMP消息分为两类:一类是ICM计算机网络基础精品在线开放课程ICMP主要消息类型及现象分析N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程ICMP主要消息类型及现象分析目录Contents理解ICMP消息类型了解ICMP消息应用场景学习目标1目标不可达消息2超时的消息3重定向消息4回送消息目录Contents理解ICMP消息类型学习目标1目标不可达1.目标不可达网络中,路由器无法将数据包发送给目的地址时,会给发送端返回目标不可达的消息,并在这个消息中显示具体原因。发送数据给主机B路由器B发现没有到达主机B的路由信息,因此丢弃该包。返回主机不可达的ICMP报文路由器A路由器BICMP数据包主机A主机BInternet错误号ICMP不可达消息0目标网络不可达1目标主机不可达2目标协议不可达)3目标端口不可达6未知的目标网络7未知的目标主机1.目标不可达网络中,路由器无法将数据包发送给目的地址时,会2.超时的消息IP包中有一个字段叫做TTL,它的值随着每经过1s就会减1,直到减到0时该IP包会被丢弃。路由器A路由器B路由器C路由器D主机A主机B路由表出现异常,导致网络中出现环路,当TTL降到0时,路由器返回超时的ICMP报文C:\Users\jier>ping1正在Ping1具有32字节的数据:来自1的回复:字节=32时间=20msTTL=48来自1的回复:字节=32时间=14msTTL=48来自1的回复:字节=32时间=18msTTL=48来自1的回复:字节=32时间=27msTTL=48C:\Users\jier>ping2正在Ping2具有32字节的数据:请求超时。请求超时。请求超时。请求超时。2.超时的消息IP包中有一个字段叫做TTL,它的值随着每经过3.重定向消息路由器一旦检测到某IP数据报经非优路径传输,将向主机发送一个路由重定向报文,通知主机去往目的主机的最优路径希望与主机B通信主机A主机B路由器A路由器B交换机首先发给了路由器A重定向后发给路由器BICMP重定向报文3.重定向消息路由器一旦检测到某IP数据报经非优路径传输,将4.回送消息用于进行通信的主机或路由器之间,用于测试路由器和目的主机的可达性。主机B可以到达吗可以,我在这里路由器A路由器B主机A主机BICMP回送请求消息ICMP回送应答消息Ping4.回送消息用于进行通信的主机或路由器之间,用于测试路由器和计算机网络基础精品在线开放课程常用网络命令体验N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程常用网络命令体验N目录Contents了解网络故障诊断时常用的命令掌握常用故障排除命令使用方法学习目标1IPConfig命令2Ping命令3Tracert命令4NSLookup命令5Netstat命令目录Contents了解网络故障诊断时常用的命令学习目标1I1.ipconfig命令Ipconfig命令用于显示网络适配器的物理地址、IP地址、子网掩码以及默认网关等相关信息ipconfig的命令格式如下:

ipconfig[/?|/all|/release[adapter]|/renew[adapter]]/?:显示ipconfig的格式和参数的英文说明/all:/release/renewIPConfig最常用的选项1.ipconfig命令Ipconfig命令用于显示网络适2.Ping命令ping命令就是利用回应请求/应答ICMP报文来测试目的主机或路由器的可达性。TTL=64或255为linuxTTL=128为windows2000/NT/XPTTL=32为windows98TTL=255为UNIX可检测的信息:远程设备是否可用包(packet)的丢失情况与远程主机通信的来回旅程的延迟目的设备的操作系统源与目的之间三层设备的数目pingC:\Users\jier>ping1正在Ping1具有32字节的数据:来自1的回复:字节=32时间=20msTTL=48来自1的回复:字节=32时间=14msTTL=48来自1的回复:字节=32时间=18msTTL=48来自1的回复:字节=32时间=27msTTL=48Pingstatisticsfor1:Packets:Sent=4,Received=4,Lost=0(0%loss),Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:Minimum=0ms,Maximum=1ms,Average=0ms2.Ping命令ping命令就是利用回应请求/应答ICMP2.Ping命令ping是如何工作的在超时前收到说明可达路由器A路由器B主机A主机BechorequestechoreplyPing的命令格式如下:ping[-t][-a][-ncount][-llength]{-jcomputer-list]}[-wtimeout]target-name选项选项含义-t连续发送和接收回送请求和应答ICMP报文直到手动停止(CTR+Break:查看统计信息,CTR+C:停止ping命令)-a将IP地址解析为主机名-nCount发送回送请求ICMP报文的数量-lSize发送探测数据包的大小(默认值为32Byte)-f不能分片(默认为允许分片)-iTTL指定生存周期-wTimeout指定等待每个回送应答的超时时间(以ms为单位,默认值为1000)2.Ping命令ping是如何工作的在超时前收到说明可2.Ping命令ping命令测试返回的信息含义返回信息信息含义!(叹号)成功收到响应,网络可达.(点)等待响应超时(RequestTimedOut)U目标不可达(destinationunreachable)或接收到错误的PDUQ目标地址过于繁忙(Sourcequenchreceived)M不能分片?(问号)未知的数据包类型&生存期(TTL=0)超出BadIPaddress可能没有连接到DNS服务器所以无法解析这个IP地址,也可能是IP地址不存在Unknownhost2.Ping命令ping命令测试返回的信息含义返回信息信息3.Tracert命令tracert可以显示出由执行程序的主机到达特定主机之前历经多少路由器,确定数据包为到达目的地所必须经过的有关路径,并指明哪个路由器在浪费时间。发送TTL为1的报文路由器A路由器B主机A主机B发送TTL为2的报文C:\WINDOWS>tracert-d5

Tracingrouteto5overamaximumof30hops:

1

<10ms

<10ms

<10ms

5

Tracecomplete.

3.Tracert命令tracert可以显示出由执行程序的4.nslookup命令nslookup命令主要用来诊断域名系统(DNS)基础结构的信息,是查询域名信息的一个非常有用的命令C:\>nslookup服务器:Address:1非权威应答:名称:Addresses:009Aliases:C:\>nslookup>settype=a>服务器:Address:1非权威应答:名称:Addresses:090Aliases:4.nslookup命令nslookup命令主要用来诊断域5.Netstat命令netstat命令用于显示各种网络相关信息,如网络连接,路由表,接口状态,masquerade连接,多播成员等C:\>netstat-t活动连接协议本地地址外部地址状态卸载状态

TCP:1082PC-201310082321:1083ESTABLISHEDInHostTCP:1083PC-201310082321:1082ESTABLISHEDInHostTCP:11941PC-201310082321:11942ESTABLISHEDInHostTCP:11951PC-201310082321:11950ESTABLISHEDInHostTCP1:165514:httpESTABLISHEDInHostTCP1:166097:httpCLOSE_WAITInHostTCP1:166769:httpESTABLISHEDInHost5.Netstat命令netstat命令用于显示各种网络相计算机网络基础精品在线开放课程VPN虚拟专用网N网络基础计算机网络基础精品在线开放课程VPN虚拟专用网N目录Contents了解VPN的应用方式了解VPN的技术特点学习目标1VPN概述2VPN中常用技术目录Contents了解VPN的应用方式学习目标1VPN概述Internet公司总部移动办公人员路由器(VPN网关)利用VPN建立私有隧道连接1.VPN概述Internet公司总部移动办公人员路由器利用V

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