《计算机通信网 》第5章 网络层2

3.4分级路由体系(简单了解)大型网络可能成百上千(或更多)的路由节点不适宜只实施一种路由协议分级：分而治之分级：Domain、Area、…分级路由域内路由：通常情况域间路由每个域规定一个“指派路由器”参与域间路由信息交互域间拓扑结构每个域看做一个“节点”为指派路由器规定“邻居”关系域间路由协议在指派路由器间运行路由协议Domain-1Area-0Area-1Area-2Area-3Domain-2指派路由器13.5一些特殊的路由移动主机的路由策略广播数据的路由多点播送数据的路由无线多跳网的路由技术2主机从一个位置移动到另一个位置下的通信网络中路由选择结果，分组只能送到主机原来位置不可能因主机移动，让网络所有路由器修改FIT移动主机路由(简单了解)主机主机移动主机分组传输失败3移动主机路由移动路由解决方案设置“家乡代理”和“外地代理”家乡代理登记主机外出情况和外出位置外地代理接受主机移动进入，并向它的家乡报告家乡代理截获到移动主机的分组，转交到外地代理不能直接转交分组只能把分组作为“数据”封装到另一个分组上传(隧道技术)外地代理把分组递交到移动主机移动主机发出的分组按常规路由主机主机移动主机家乡代理外地代理家乡代理外地代理移动主机代理通告移入请求移动登记确认移入许可固定主机分组分组(隧道)分组分组4移动主机路由事例本地代理AB外地代理x注册通知A在我这里A在x处5广播路由广播：分组送达网络所有节点实现方法独立向各个节点发送一份拷贝(十分低效)多目标分组广播分组格式有多个目的地址项路由器按地址项分别选择路径洪泛(已讲述，效率较低)生成树链路设置成是否允许转发广播分组允许转发的链路构成网络的一颗树广播按树转发(高效)逆向路径转发6多播路由选择多播组的含义一组节点(既不是所有节点，也不是单个节点)组的划分不固定，可动态形成节点可自由加入一个或多个组多播路由(要求路由器具备多播功能)将分组路由到指定组的所有成员路由算法：多播树应用示例DV路由组(用多播与邻居交换信息)SPF路由组(可用多播路由取代扩散算法)其它应用(见书中内容)多播组1多播组2多播组3多播组47多播路由选择多播组组成员不固定，节点可自由加入一个或多个组多播数据—向一个组发送的数据多播路由：向一个组发送的路由算法称多播路由多播路由的实现：播送树（多播树）信源树路由算法核心树路由算法（共享树）生成树小组1的多点播送树小组2的多点播送树8多点播送路由选择信源树组播组里，每个发送源都形成一棵组播树－－有源树组播节点在转发数据时，根据分组源地址和相应的树表，决定转发的路径共享树－－核心基本树在组播组里，大家遵循同一颗组播树－－共享树组播源站先想办法将数据发送到共享树的根节点，由根节点再延着树转发数据减少树表所占空间组播树的形成－－协议11111源源1111根19组播标准组播地址IP组播地址：~55（D类）

（11100000）（11101111）MAC组播地址：0x0100.5Exx.xxxx0100.5E00.0000----0100.5E07.FFFF映射：IP地址的后28位MAC地址的后23位（25:1）组播路由协议密集模式（SPT-有源树）：DVMRP、PIM-DM稀疏模式（RPT-共享树）：PIM-SM、CBT链路状态协议（SPT）：MOSPF组播组管理协议IGMP：v1、v2、v3 10无线多跳网络－AdHoc网络站点可以自由移动无线信号传播范围有限动态变化的拓扑结构路由技术如果站点移动速度缓慢—拓扑缓慢变化改进的DV路由算法—DSDV、OLSR如果站点移动速度较快—拓扑变换较快DV路由算法不可用SPF算法不可用确定临时路由的路由算法(按需路由、反应式路由)AODV：用扩散法寻找目的节点，利用返回的应答建立路由无线多跳网络的路由技术扩11作业11、简述在距离矢量算法（D-V）和链路状态算法（L-S）中，各节点计算路由转发表时，各以什么为依据？并以此分别说明采用D-V和L-S算法的节点对网络拓扑的了解情况。2、下图中以延迟为代价，请用D-V算法和L-S算法分别计算C点的路由转发表（要求答题步骤：初始表，收到中间信息后，路由的变化过程，以及稳定后C点的路由表）ABEDC5311221124拥塞控制拥塞问题拥塞控制策略拥塞控制方法开环控制闭环控制服务质量（QoS）保障技术服务模型13144.1拥塞问题拥塞现象一种常见的主机接入结构如图各站点都用100Mbps信道连接网络设备网络设备只有一条100Mbps信道连接到网络其它部分平均来看，每台主机仅有25Mbps的通信容量若某个时间段T内，各主机传输的数据速率总和超过100Mbps，那么，网络设备上将出现数据的堆积r1r2r3r4100Mbps网络∑ri≥100Mbps100Mbps100Mbps100Mbps100Mbps假速率144.1拥塞问题拥塞现象网络流量过于集中到某些节点

和链路链路：分组太多，超过我的能力了！节点：分组太多，受不了了！154.1拥塞问题拥塞原因问题1：信道过载问题问题2：节点过载问题B当多条路由经过同一个节点，传输的数据总量超过该节点的分组处理能力，分组将在节点B处堆积。结果同上Br1rnRT∑ri≥RT路由当多条路由经过同一条链路，传输的数据量超过该链路的总容量时，分组将在节点B处堆积。结果1：分组堆积量超过节点A存储能力结果2：各条路由的实际传输能力下降RPrjrirk节点B的分组处理能力为RP(分组/秒)链路的传输容量为RT(分组/秒)输入分组速率ri(分组/秒)问题1和问题2是两个本质不同的独立问题问题1需要用路由算法解决(或链路扩容)问题2需要升级节点处理能力∑ri≥RP16★4.1拥塞问题分组堆积假设链路都是100Mbps，每个站点发送的速率都是25Mbps，在网络设备上是否会出现分组堆积？25Mbps100Mbps25Mbps25Mbps25MbpsT1>T,说明路由器中出现了短暂的堆积现象由于传输空缺现象，路由器实际传输速率<100Mbps,随着空缺的继续出现，路由器中的分组堆积愈加严重(输入端保持100Mbps)T站点1站点2站点3站点4站点发送情况T1路由器发送情况非均匀的突发流量17分组堆积：排队论模型分组到达服从均值为λ的泊松分布pn(τ)：在时间间隔τ内有n个分组达到的概率分组队列到达分组按顺序排队，依次接受服务服务一次服务一个分组，单位时间内可服务R个分组18客户队列服务生分组到达18分组堆积-排队论模型分组平均排队长度分组平均等待时间分析理解λ/R表示：分组平均到达数与服务能力的比值(负载率)当r接近R时，排队延时急剧上升当平均通信量达70%时，该考虑信道容量升级了！否则，排队现象将降低网络服务质量19194.1拥塞问题-小结拥塞原因分组在设备上堆积、丢弃导致源节点超时重传信道有效速率降低拥塞后果超过临界点，有效吞吐率降低入网流量进一步加剧拥塞最终导致网络瘫痪完美情况网络流量小于网络最大负荷时，所有通信量能全部通过网络流量超过网络最大负荷时，网络能以最大负荷工作期望情况网络对流量的承载能力接近完美曲线流量吞吐量理想100%100%拥塞拥塞控制期望效果204.2拥塞控制策略涉及四个方面上层(网络层之上)控制：适当降低通信量（后一章内容）路由协议控制：最佳路由策略(应尽可能分散路径)如LS协议：尽可能选择不同“等距路径”网络层控制：预防或处理分组堆积预防分组堆积、堆积后处理流量处理：流量整形突发流量更易产生拥塞降低通信量路由：将路径分散拥塞：分组堆积214.2拥塞控制策略影响拥塞控制的策略层策略集传送层重传策略乱序缓存策略确认（应答）策略流控制策略确定超时的方法网络层虚电路子网vs数据报子网分组排队和服务策略分组丢弃策略路由选择算法分组生存期管理数据链路层重传策略乱序缓存策略确认（应答）策略流控制策略224.2拥塞控制策略拥塞控制与流量控制相互影响流量控制的不好是造成拥塞的原因之一网络拥塞导致目的节点响应慢，误判为需流量控制拥塞控制与流量控制的差异控制对象不同流控：局部于两点之间拥控：全局控制，拥塞点－附近节点－全网范围控制结果不同流控：两点之间发送方降速拥控：拥塞点得到缓解控制方法不同流控：降低发送速度拥控：预分配资源，更改路径，丢弃分组等★234.3拥塞控制方法★开环控制模型：预防和避免节点资源调度流量整形分组丢弃…闭环控制模型：检测和解除(检测到(将)拥塞时采取措施)检测丢弃、延时、队列长度等准入控制、另选路径拥塞通知、分组抑制负载(分组)丢弃…拥塞控制节点拥塞控制节点拥塞检测24开环控制通信量整形（Shaping）对突发通信量进行平滑(削峰填谷)，增加预见性，有利于减少拥塞通信量整形技术漏桶算法间隔T发送一个单位信息桶满时溢出(丢弃)桶空时无流量实际通信量平滑通信量输入速率(随机变化)分组漏桶：恒定分组速率字节漏桶：恒定字节速率桶空T输出速率证明：当输入速率的均值等于输出速率(1/T)时，桶中将始终有数据在排队25开环控制—通信量整形令牌桶算法—漏桶改进算法每T秒产生一个令牌，存放在漏桶中，令牌累积到漏桶上界时就不再增加（令牌桶容量）每发送一个信息（字节或分组）消耗一个令牌没有流量时，保留令牌以等待流量出现有流量没有令牌时，等待令牌产生允许突发流量恒定速率产生令牌连续流出积累令牌信息队列连续发送的信息（分组）数=f(令牌速率，桶容量，输出速率）T令牌桶26开环控制—通信量整形令牌桶允许的突发流量长度计算设：漏桶的容量为C、最大漏出速率为M、令牌的输出速率为p，突发时间长度为S？漏出的最大数据量=漏完满桶+新增的量=C+pSS时间内以最大漏出速率漏出的量=MS故有C+pS=MS由此求得：S=C/(M-p)2Mbps250kb25Mbps最大突发长度(25M速率)=11ms当令牌产生的速率p接近最大漏出速率M时，最大突发长度将急剧增长2728开环控制—通信量整形漏桶算法与令牌桶算法的区别流量整形策略不同漏桶算法不允许积累发送权，以便发送大的突发数据令牌桶算法允许，最大长度与桶的大小和令牌产生速率有关桶的作用不同漏桶中存放的是数据包，桶满了丢弃数据包；令牌桶中存放的是令牌，桶满了丢弃令牌，不丢弃数据包。29开环控制—随机早期丢弃(RandomEarlyDetection)控制排队长度的技术当排队长度小于L1时，到达的分组进入排队当排队长度大于L1、小于L2时，随机丢弃进入的分组当排队长度大于L2时，丢弃所有进入排队的分组分组丢弃概率p，随队列长度增加，丢弃概率相应增加L1L2L1L1L2L1L2p01分组丢弃算法到达分组x=uniform[0,1]排队，当x>p丢弃，当x≤p30闭环控制—源抑制基本思想路由器监控输出线路及其它资源的利用情况（拥塞检测），当利用率超过某个阈值时，路由器通知源站减速控制源头，降低入网的分组量速率控制方式（AIMD）按一定比例a降速，保证快速解除拥塞；以常量m增加，防止很快导致拥塞。当收到拥塞通告时：f新=a·f旧，0<a<1(快速降低)当不再收到拥塞通告时：f新=f旧+m(缓慢增加)源节点拥塞检测中间节点拥塞控制拥塞通告分组流量31闭环控制—源抑制如何通知源节点设置警告位（隐性通告）分组中包含拥塞警告位，拥塞节点将其置位，目的节点将该信息回传给源节点（在确认分组头部设置警告位）有意见认为这样反馈太迟钝了抑制分组（显性通告）向源发送抑制分组，指出发生拥塞的目的地址，同时将原分组打上标记（后续节点不再产生抑制包），正常转发有意见认为由于存在多个源，这会使网络负担增加源节点拥塞检测中间节点拥塞控制抑制分组警告位通知源节点目的节点警告位警告位32闭环控制—逐跳抑制基本思想抑制分组对它经过的每个路由器都起作用；能够迅速缓解发生拥塞处的拥塞；上游路由器要求有更多的缓冲区；在高速、长距离的网络中，由于源节点响应太慢，源抑制算法对拥塞控制的效果并不好，可采用逐跳抑制算法33闭环控制—负载脱落（LoadShedding）基本思想拥塞路由器根据一定策略丢弃部分或全部排队的分组路由器的绝招部分丢弃时丢弃哪些分组？(有许多意见，不一而足)丢弃新分组(葡萄酒策略)，还是丢弃旧分组(牛奶策略)文件传输，优先丢弃新包，wine策略多媒体服务，优先丢弃旧包，milk策略优先级策略：首先丢弃优先级低的分组劫富济贫策略：丢弃流量大的分组用户协商策略：丢弃超出协商值的分组拥塞检测中间节点负载丢弃Weighted-RED算法Flow-basedweightedRED算法344.4服务质量(QoS,QualityofService)流（flow）：源到目的地的一串分组流说明（FlowSpecification）：一个数据流的发送方、接收方和通信子网三方认可的、描述发送数据流的模式和希望得到的服务质量的数据结构，称为流说明。对发送方的流说明，子网和接收方可以做出三种答复：同意、拒绝、其它建议。流的服务需求特征通过可靠性、时延、抖动、带宽等一系列参数描述354.4服务质量QoS参数速率CBR：提供恒定速率的通信服务VBR：提供可变速率的通信服务GBR：提供最低速率保障的通信服务可靠性高可靠性(文件传输等)、低可靠性、中等可靠性延迟文件传输要求低、话音传输要求高延迟抖动文件传输要求低、话音传输要求高其它364.4服务质量流（应用）服务需求的多样性应用业务类型可靠性延时延时抖动带宽（速率）E-mail高低低低文件传输高低低中Web访问高中低中远程登录高中中低音频点播低低高中视频点播低低高高电话低高高低视频会议低高高高374.4服务质量QoS保障技术过度供给（Overprovision）缓存（Buffering）准入控制（Admissioncontrol）流量整形与监管（TrafficShapingandpolicing）分组调度（PacketScheduling）排队算法（Queuing）资源预留（ResourcereSerVationProtocol）为即将开始的通信在路径上预留足够的资源CPU分组处理能力、链路传输能力、预留缓冲区等38QoS保障技术分组调度技术调度算法发送Q1Q2Qn队列分组调度模型Q1空？Q2空？Qn空？取分组取分组取分组发送nnn调度PQ：优先级排队特征：高优先级总有数据时，低优先级数据得不到发生机会Q1空？取分组n发送Q2空？取分组n发送Qn空？取分组n发送调度FQ：公平排队特征：各个队列有公平(加权w)的分组调度机会w1w2wn39QoS模型综合服务(IntServ，IntegratedService)基于流的服务（Flow-based）根据每个通信流的QoS需求，寻求有效保障措施采用资源预留协议-RSVP信令协议难！不同流的QoS需求变化多端！区分服务(DiffServ,DifferentiatedService)基于类别的服务（Class-based）将通信流的QoS需求分为几大类，针对每一类采取保障措施较易：事先确定不同类的QoS保障措施404.5拥塞控制—小结网络层除路由算法外、还有更多的任务拥塞控制开环控制缓冲预分配、流量整形、随机早期丢弃闭环控制入网流量抑制、载荷脱落QoS保障流量整形、资源预留、准入控制、分组调度InterServ、DiffServ41网际网5网络互联★互联多个网络是现实世界的客观需求WAN：TCP/IP、ATM、x.25LAN：IEEE802、DECnetMAN：802.16、移动通信网（3/4G）、广播电视网互联起来的网络称为“网际网”，或“互联网”互联的含义各个网络是对等的通信关系客观上需要多种网络的并存和互通42网络互联面临的问题网络如此不同项目一些可能性服务类型面向连接的服务、无连接服务协议IP、IPX、ATM、MPLS编址方式结构和长度不同：平面结构（802）、层次结构（IP）分组大小每个网络都有自己的最大值限制服务质量许多不同的种类；支持，或者不支持差错处理可靠的、不可靠的；有序的、无序的拥塞控制漏桶、令牌桶、RED、抑制分组…43★网络互联的层次模型用层次模型揭示互联的本质问题考察两个完全不同的网络之间的互联问题两个不同的网络的互联网络A网络BLink-APhy-ANet-ALink-BPhy-BNet-BA网站点B网站点相同的协议才能实现平等对话XXXX相同的信道才能连接起来两个完全不同的网络无法直接互联起来的！对等实体间才能实现通信，对等实体是实现相同协议的实体。44协议实体与互联不同的实体之间，不同的协议体系之间互联，就像两个不同国家的人想要语言交流一样请思考一下，我们用了哪些方法以便和国外的人交流？45网络互联技术协议转换协议覆盖隧道技术46方式1：协议转换采用网关实现不同类型网络的互联选择在适当的层次进行协议转换网关（多协议路由器）两套协议，分别连接A网和B网实现在A网和B网间的分组格式转换(协议转换)网络A网络B网关Link-APhy-ANet-ALink-BPhy-BNet-BA网站点B网站点Phy-BPhy-ALink-ALink-BNet-BNet-A分组转换AB47协议转换协议转换难度很大，通常只在相似协议之间实现Ethernet－TokenRing少数几种转换之一IP－X.25无法实现转换（多数协议转换均以失败告终）80年代以来，国际标准化组织一直致力于协议的转换，以实现网络互联，结果以失败告终！Link-APhy-ANet-ALink-BPhy-BNet-BA网站点B网站点Phy-BPhy-ALink-ALink-BNet-BNet-A分组转换AB传送层A传送层B应用层B应用层AXX48协议转换失败原因不同网络的协议难于转换！高层协议(端—端)仍需要相同协议才能对等通信没有高层的通信，网络互联没有任何意义地址映射不可行比如：因特网IP地址到移动通信网手机号码的转换假设A网络是IP地址，B网络是手机号码地址还有其它若干问题，使协议转换技术不可行网络A网络B--IP地址只能定位A网中的主机--手机号码无法在A网中使用--A网站点如何指定B网中的主机？--手机号码地址只能定位B网中的主机--IP地址无法在B网中使用--B网站点如何指定A网中的主机？49方式2--协议覆盖技术屏蔽网络A和网络B的（内联）网络层协议差异，所有站点全部覆盖统一的（互联）网络层协议(及高层协议)，彻底消除两个不同网络通信的障碍各个网络从互联网络层直至高层的协议全部统一起来统一的内容网络地址、通信方式、路由方式等，所有网络在互联网络层及以上全部实现了统一IPIPIPIPIPLink-APhy-A网络ANet-ALink-BPhy-B网络B50★协议覆盖技术IP是这种覆盖方式典型实例InternetProtocolIP的覆盖思想Case1：若网络A不需要自己的网络层就能实现任意站点间的通信(如以太网)，则网络层及上层全部用IP的协议栈替代Case2：若网络A必须借助自己的网络层才能实现任意站点间的通信(如X.25),则保留其网络层，之上协议全部用IP协议栈替换IP的网络层子层划分三个子层，分别对应网络间组网、网络内组网、网络内连接三部分网络AIPIPIPIPIPLink-APhy-AIPLink-APhy-AIPNet-ACase1Case2网际互联子层网络内连子层网络接口子层网络层子层划分51协议覆盖技术例覆盖相同的网络互联子层以进行网络互联MACX.25IPMACIPIPX.25不同的网络在网络互联子层统一为IPX.25L3LAPBX.21802.3MAC802.3PHYIPX.25L3LAPBX.21IP802.3MAC802.3PHYIP52方式3--隧道技术通过不同的网络或通信技术，连接相同的网络源网络和目的网络是同构网络中间网络只起“隧道”的作用－－透明传输的“信道”BA网-1A网-2ALink-BPhy-BNet-BNet-ALink-BPhy-BNet-BNet-AAB53构造隧道网关，使A-1的站点可以与A-2的站点通信网关一边是A网接口，一边是B网接口A网的网络层既在A网络链路层之上，又在B网的网络层之上，将A网的分组作为B网的数据载荷进行传递隧道技术BA网-1A网-2ALink-BPhy-BNet-BLink-APhy-ANet-ALink-APhy-ANet-ALink-BPhy-BNet-B54隧道技术例LAN通过X.25互联LLCMAC802.3PHYX.25L3LAPBLLCMAC802.3PHYX.25L3LAPB隧道X.21X.21X.25网作隧道X.25网55隧道技术如果网络B没有网络层也能实现任意站点间的通信(比如以太网)，作为隧道网关，还可以去掉网络B中的网络层隧道在本质上等效与一条“链路”例如：我们可以用一条点对点信道(合适的协议即可)，把两端的以太网连接起来。做法是：在信道两端分别构建隧道网关，把以太网帧作为数据完整封装在信道帧内传输到对端XA网-1A网-2ALink-XPhy-XLink-APhy-ANet-ALink-APhy-ANet-ALink-XPhy-X56隧道技术例LAN通过PSTN远程互联LLCMAC802.3PHYPPP串口LLCMAC802.3PHYPPP串口隧道不对以太网帧结构作任何改动PPP协议栈作隧道PSTN电话网★57隧道技术—应用实例IPv4上的IPv6隧道，访问IPv6站点WindowsXP以上，都有IPv6隧道协议栈IPv6分组，封装在IPv4分组的数据中，穿越IPv4网，到达IPv6网关虚拟专用网(VPN,VirtualPrivateNetwork)公司不同地区的部门，只需要用VPN隧道网关，把自己网络的数据封装在IP分组内，在Internet上就能实现部门间的联网。IPv4网络IPv6网络IPV6隧道隧道网关Internet58隧道技术隧道技术的局限性只适应在两个相同网络之间通过第三方网络互联而且，在每两个需要互联的网络之间建立隧道，是不可想象的设网络数量为n连通网络隧道的数量至少为两两连通，实现全网互联需要的隧道数量为n-1n(n-1)/2★59网络互联技术比较协议转换隧道协议覆盖不同网络的节点可以通信异构网络相异的程度越高相应转换的程度越高，难度越大条件：穿越异构网络的同构节点间通信，异构网络节点间不能通信IP协议将异构的网络在覆盖层上统一，实现互通★60网络互联技术-续1两种互联思想A、网络最终采用一种类型，一套协议B、网络类型复杂，且将永远复杂－－不断涌现新的网络类型这两种思想一直存在，不断斗争，它们并不完全矛盾，甚至经常相互配合OSI与TCP/IP61互联思想：OSI与TCP/IPOSI互联思想为网络互联处定义标准的接口模型网络接口符合接口标准的的网络称为开放系统网络1网络2标准接口开放系统A开放系统B问题：从网络X到标准接口之间如何实现？标准接口之间互联互通如何实现？62IP协议物理网络A物理网络B物理网络XTCP/UDPwwwE－mailFTP网络接口互联思想：OSI与TCP/IPTCP/IP的互联思想协议覆盖统一的网络互联协议IP，网络层以上是同一种协议TCP/UDP上层应用丰富IP协议具有分层地址结构，适合组网IP协议向下定义了灵活的网络接口层适应网络的多样性IP协议簇中定义了路由选择等算法的实现协议结构图63网络互联技术-续2网络层的三个概念子层网际互联子层：各种不同的网络在网际互联层上统一起来网络内联子层：各种网络内部互连、路由、中继等网络接口子层：网络通信驱动网际互联子层网络内联子层网络接口子层网络层★64网络层的子层在一种网络内部通信时，只需网络内联层网络内联层实现穿越该网的通信（网内通信由网络自己负责）穿越多种网络，需要统一的网际互联层支持网际互联层实现穿越不同网络的通信（网间通信由网际层负责）L3-1L3-2L3-365网络层的子层例IP协议是目前应用最广的网际互联子层协议各种物理网络可以有网络层，也可以没有IP利用现有网络的通信功能实现组网TCP/IP体系结构把各种网络从IP层以上全部统一起来，从而实现互连互通IP协议物理网络A物理网络B物理网络X网络内部通信和网络间的通信分工合作在物理网内，通信由物理网完成在物理网间，通信由网际层完成66数据传递与转发在层次模型中：有时转发出现在本层，有时转发出现在上层何时转发？何时递交上层？依据是……★67PDU转发和递交上层规则示意图ABDCEa3a2a1Dst1=B.a1收到PDU的目的地址与自己的不符时，转发其PDU如:Dst3≠D.a3每层在发送时都会指定本层的目的地址Dst2=D.a2收到PDU的目的地址与自己的相符时，数据递交上层如:Dst1=B.a1Dst3=E.a3Dst2=D.a2Dst1=D.a1Dst3=E.a3Dst2=D.a2Dst1=D.a1Dst3=E.a3Dst3=E.a3Dst2=E.a2Dst1=E.a1★68网络互联技术-续3数据包分段MTU（MaxTransmitUnit）－网络最大传输单元为什么会有MTU的概念硬件TDM下的时隙长度存储转发时缓冲区的大小操作系统软件编写最大程度适应系统能力，8位系统、16位、32位协议ATM固定信元长度IP：长度字段为2字节，最长为65536字节遵从某种标准千兆以太网的最大帧长是遵从10兆以太网的规定差错处理上，缩小了错误影响的范围在共享信道上，防止分组占用信道时间过长69数据包分段MTU对网络互联的影响必须要将较长的数据包分段，才能在MTU较小的网络中传输分段技术在哪里分段，怎样分段（分段编号）在哪里将分段重装为一个数据包，怎样重装（超时丢弃）透明分段不透明分段网A网B？70数据包分段透明分段较长数据包进入网络时，第一个网关将其分段当这些分段即将流出网络进入下一个网络时，由网络的最后一个网关将它们重装为原来的数据包。数据包穿越网络时是否被分段，对用户是不可见的－－透明的★71数据包分段不透明分段较长数据包进入网络时，第一个网关将其分段由最终的目的地负责重装分段为原始的数据包，交给高层用户端系统可以看到网络分段的结构，因此网络分段对用户是可见的－－不透明的★72数据包分段两种方式的比较透明方式可能提供较好的“透明”服务不透明方式用户会受大量小分段的困扰透明方式下，网关需要承担重装任务不透明方式，网关的任务减轻，但分段后带来较多的头部开销目前：减轻网关重装代价的思想占上风网关分段，端系统重组★73网络互联技术-续4互联与路由的关系相对独立又相互依赖各有各的研究内容互联的最终目的就是能将分组路由到目的地在路由过程中，如果考虑互联因素，可能选择非常规的路径。自治域：是一个路由概念，更是一个互联概念(P366)自治域1自治域2ADGCEFB虽然ABC比ADEFGC更优但受自治域管理限制，不能选择从A到C经过B746Internet的网络层Internet网际互联(Internetworking)后形成的网，“网际网”思想用IP协议覆盖方式实现多网互连组网结构：节点+子网通信子网内：经物理网实现直接IP通信子网间：经路由器中继实现IP通信子网1子网2子网3子网4子网5子网6IP路由/中继12n子网接口IP实体IP实体IP实体IP实体IP实体IP实体子网内通信子网间通信路由器75Internet的网络层网络地址：32bit整数，全网统一编址IP地址={0,1,…,232-1}网络编址基于子网结构的编址技术为每个子网分配一个全网惟一的网络号站点的IP地址=子网号+主机号

32bit中，前面部分bit为子网号，后面为主机号子网1子网2子网3子网4子网5子网6主机号=0,1,2,…网络号32bitIP地址60160260360460560676IP地址表示点分制表示(逐字节，十进制)IP=a.b.c.d~a*2563+b*2562+c*256+d8~192*2563+168*2562+5*256+38子网表示与计算引入IP掩码(Mask)辅助计算Mask为32bit，前面M个bit全为‘1’（网络号的bit数）后面bit全为‘0’IP地址与掩码可简单表示成“IP/M”8,简化表示为8/24子网号=IP地址⊙Mask(按位与)主机号=IP地址⊙/Mask利用Mask，可以从任意IP地址计算出子网的地址范围子网IP地址范围：子网号+{0,1,2,…,232-M-1}11000000101010000000010100100110IP地址掩码(Mask)192168538111111111111111111111111000000002552552550子网号=主机号=8子网地址范围：~55/24{~55}IP地址=8/24(Mask=)77IP地址的计算通过调整Mask中‘1’的长度，来匹配子网的大小小网：Mask中“1”bit长、大网则短例:掩码长度为27比特IP=8

11000000101010000000010100100110Mask=2411111111111111111111111111100000子网号=2主机号=子网地址范围，共32个IP地址2~3剩余的IP地址可形成如下的IP子网/274/2628/252/27(24){2~3}/27(24){~1}4/26(92){4~27}025502553163127/272/274/2628/2578IP报文格式地址域源IP地址、目的IP地址路由环控制域TTL：每次中继时减1，到0则丢弃该报文由此防止路由环的无穷次中继SAP(服务访问点)域Protocol：区分和分流上层协议数据分段重组域Identifier，报文的标识，一个报文分成若干段后，每段具有相同的标识，以便重组Flag，表示是否是一个报文的分段Offset，表示该分段中数据的偏移量VerHLenTOSTotalLengthIdentifierFlagsFragOffsetTTLProtocolHCSSourceIPAddressDestinationIPAddressDataIPUDPTCPProtocol=17Protocol=6ICMPProtocol=1DataDataIP报文79IP协议处理流程上层数据发送ICMPIGMPTCPUDP……12617添加IP首部DataDataIP路由选择接口1接口2接口nICIICI：接口控制信息InterfaceControlInformation--目的IP地址--数据长度--传输类型…收发控制收发控制收发控制目的节点下一节点接口转发表80IP协议处理流程接收报文处理ICMPIGMPTCPUDP……12617路由选择接口1接口2接口n收发控制收发控制收发控制目的判定去除IP首部Protocol?Protocol域ICIICI：接口控制信息--源I