课程名称：网络程序设计3PPT文件格式下载.ppt

1、IP地址按照层次结构划分成五类。o32位的IP地址通常写成点分的四个十进制数，其中每个十进制整数对应一个字节，这种表示方法称为“点分十进制表示法（Dotted decimal notation）”。例如，某个系统是一个C类地址，它可以表示为192.192.192.6。五类 IP地址IP报文格式报文格式3.2 IP路由选择路由选择 o对于网络中的主机来说，IP路由选择是很简单的。如果目的主机和源主机直接相连（点对点链路）或都在一个共享网络上（以太网或令牌环），那么IP数据报就直接送到目的主机上。否则，主机把数据报发往一个默认的路由器上，由该路由器负责转发该数据报。大多数主机都采用这种简单机制进行

2、路由选择。o当今大多数多用户系统，包括几乎所有的Unix系统，都可以配置成路由器。我们可以为它指定主机和路由器都可以使用的简单路由算法。本质上的区别在于主机从不把数据报从一个接口转发到另一个接口，而路由器的主要功能是转发数据报。路由选择策略 路由选择就是网络中各个节点为到来的数据包选择一条输出链路。如果网络内部使用数据报，那么就必须为每个到来的包作一次路由选择。如果网络内部使用虚电路，则仅在建立一个虚电路时作一次路由选择，以后各数据包都按建立的路由传送。一个理想的路由选择算法应符合以下的基本要求：o（1）正确性。即路由算法必须是正确的，路由不能有回路，否则数据包就可能在网络中无穷循环，不但不能

3、被传送到目的节点，而且还浪费掉大量的网络资源。o（2）简单性。即算法在计算上应该简单。在每个节点上由于要进行路由选择的计算，因此，必然要增加包的延迟。计算简单可以使延迟增加很少。o（3）坚定性。是指可靠性，长时间运行不会出现整个系统的故障。在系统运行的期间内，软件和硬件会出现各种各样的故障，设备和链路要更换，网络拓扑结构可能要改变。坚定的路由算法应能应付这些情况，在这些情况出现时，不必让整个网络系统重新启动。例如当某个设备发生故障时，只要整个网络还是连通的，算法应能及时改变路由，绕过出故障的节点。o（4）稳定性。指算法是收敛的。即当网络拓扑和通信量发生变化时，路由算法应收敛于一个可以接受的解，

4、而不会产生过多的震荡，使其在一些路由之间来回不停的变化。o（5）公平性。指各通信节点利用信道的机会均等，不会使有的节点上的负载过重，而有的节点上的负载过轻。o（6）最佳性。指按一定的标准获得最好的效果，例如，平均包延迟最小，整个网络的吞吐量最大等。当然不同要求显然是相互制约的。不可能存在一个绝对的最佳路由算法。但我们应该在这些相互制约的要求中寻找一个较满意的平衡。路由选择策略o根据路由算法能否随网络的通信量或拓扑结构变化而进行调整来划分，路由选择算法可分为两大类：o适应性o非适应性路由选择策略：非适应性路由选择非适应性路由选择o这种策略的最大特点是简单，开销小。细分起来有以下五种：（1）洪泛（

5、flooding）法。又称泛滥式路由算法，它是最简单的非适应性路由算法。实际上运行的网络中很少采用（2）有选择的洪泛法。这种方法与洪泛法的区别是，仅在满足事先确定的条件的链路上转发包，因此，包不会向不希望去的方向转发。（3）固定路由法。按最短路径建立一个表。最短的意思可以是延迟最小，费用最低等。这种方法是在每个节点上都保持一张表，表上标明每个目的地址的包应当从哪条链路上转发。这些表是在每个系统配置时生成的，并且此后保持不变。（4）随机走动（random walk）法。又称随机徘徊法，其特点是当包到达某个节点时，随机选择一条链路进行转发。具有较好的坚定性。（5）分散通信量法。又称查表选择路由算法

6、。这种方法是在每个节点上设置一个表，表中给出几个可采用的输出链路，并且对每条链路赋予一定的概率，此概率就是利用此链路进行转发的概率。这种方法与固定路由法相比，可以使网络中的通信量更加平衡，在有较周全的控制下可以得到较小的平均包延迟。路由选择策略：适应性路由选择适应性路由选择o适应性路由选择算法主要有以下适应性路由选择算法主要有以下3种：种：o（1）孤立的路由选择策略。这种策略是各节点只根据自己的状态决定路由选择，而不）孤立的路由选择策略。这种策略是各节点只根据自己的状态决定路由选择，而不与其它节点交换信息。也可以把这种方法跟静态路由算法结合起来，即选择路由时，也与其它节点交换信息。也可以把这种

7、方法跟静态路由算法结合起来，即选择路由时，也同时兼顾到输出链路的权值和队列长度。同时兼顾到输出链路的权值和队列长度。o这种方法虽然简单，但并不准确，有时最短队列的方向并不是正确的转发路由。因此使这种方法虽然简单，但并不准确，有时最短队列的方向并不是正确的转发路由。因此使用此方法有时效率不高。用此方法有时效率不高。o（2）分布式路由选择策略。这种路由选择策略是每个节点周期性地从周围相邻的节点）分布式路由选择策略。这种路由选择策略是每个节点周期性地从周围相邻的节点获得网络状态信息，同时，也将本节点做出的决定周期性地通知相邻的各节点，以便这获得网络状态信息，同时，也将本节点做出的决定周期性地通知相邻

8、的各节点，以便这些节点不断地根据网络新的状态信息更新其路由选择的决定。所以，整个网络的路由选些节点不断地根据网络新的状态信息更新其路由选择的决定。所以，整个网络的路由选择经常处于动态变化之中。择经常处于动态变化之中。o在分布式路由算法中，每个节点有一个路由表，这个表的内容是随网络状态变化而变化在分布式路由算法中，每个节点有一个路由表，这个表的内容是随网络状态变化而变化的。它包含所有其他相邻节点送来的网络各节点之间的距离。当然，这个距离可以定为的。当然，这个距离可以定为节点之间的链路数目，节点之间的最短延迟时间，或者是节点之间的通信费用等。根据节点之间的链路数目，节点之间的最短延迟时间，或者是节

9、点之间的通信费用等。根据这个表，每个节点可以算出以最短路径到达网络内所有其他节点的路由。这个表，每个节点可以算出以最短路径到达网络内所有其他节点的路由。o（3）集中式路由选择策略。集中式路由选择策略的关键是网络控制中心）集中式路由选择策略。集中式路由选择策略的关键是网络控制中心NCC。NCC负负责全网状态信息的收集、路由计算以及路由选择的实现。每个节点定期向网络控制中心责全网状态信息的收集、路由计算以及路由选择的实现。每个节点定期向网络控制中心报告一些状态信息。计算出每个节点到其他所有节点的最佳路径，建立新的路由表，然报告一些状态信息。计算出每个节点到其他所有节点的最佳路径，建立新的路由表，然

10、后将这个表送给每个节点。后将这个表送给每个节点。路由表中信息 o目的IP地址。它既可以是一个完整的主机地址，也可以是一个网络地址，由该表中的标志字段来指定。主机地址有一个非0的主机号，以指定某一特定的主机，而网络地址中的主机号为0，以指定网络中的所有主机。o下一跳路由器（next-hop router）的IP地址，或者有直接相连的网络IP地址。下一跳路由器是指一个在直接相连网络上的路由器，通过它可以转发数据报。下一跳路由器通常不是最终的目的，但是它可以把数据报转发到最终目的。o标志。其中一个标志指明目的IP地址是网络地址还是主机地址；另一个标志指明下一跳路由器是否为真正的下一跳路由器，还是一个

11、直接相连的接口。o为数据报的传输指定一个网络接口。IP路由选择完成的功能 o检索路由表，寻找能与目的IP地址完全匹配的表项（网络号和主机号都要匹配）。如果找到，则把数据报发送给该表项指定的下一跳路由器或直接连接的网络接口（由标志字段值决定）。o检索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表项。目的网络上的所有主机都可以通过这个表项来处理。例如，一个以太网上的所有主机都是通过这个表项来寻址的。这种检索网络的匹配方法必须考虑可能的子网掩码。o检索路由表，寻找标为“默认（default）”的表项。如果找到，则把数据报发送给该表项指定的下一跳路由器。如果上述操作都没有成功，那么该数据报就不能被传送。如果不能

12、传送的数据报来自本机，那么一般会向产生数据报的应用程序返回一个“主机不可达”或“网络不可达”的错误提示。3.3 子网编址子网编址 o目前所有的主机都要求支持子网编址（参见RFC950）。子网编址不是把IP地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成，而是把主机号进一步划分为一个子网号和一个主机号。o在InterNIC获得某类IP网络号后，就由网络系统管理员来进行分配。网络系统管理员决定是否建立子网，以及分配多少比特给子网号和主机号。例如，有一个B类网络地址（138.123），在剩余的16比特中，8比特用于子网号，8比特用于主机号，格式如图3-3所示。这样就允许有254个子网，每个子网可以有254

13、台主机。许多网络管理员采用自然的划分方法，即把B类网络地址留给主机的16比特中的前8比特用于子网号，后8比特用于主机号。这样用点分十进制方法表示的IP地址就比较容易确定子网号。但是，并不要求A类和B类地址的子网划分都要以字节为单位进行子网划分。B类地址的一种子网编码类地址的一种子网编码 子网掩码子网掩码 o子网掩码是一个32比特的数值，其中值为1的比特用于网络号和子网号，为0的比特留给主机号。IP地址中与子网掩码的1相对应的位构成了网络号和子网号，IP地址中与子网掩码的0相对应的位构成了主机号。尽管IP地址经常用点分十进制方法表示，但是子网掩码却经常用十六进制表示，特别是当分界不是一个字节时。

14、o通过IP地址和子网掩码，主机就可以判断数据报的目的地址为：本子网中的主机；本网络中其他子网中的主机；其他网络上的主机。o通过本机的IP地址，就可以知道它是否为A类、B类和C类地址（通过IP地址的高位可知），也就知道了网络号和子网号之间的分界线。而根据子网掩码就可以知道子网号和主机号的分界线。子网掩码例子:一个主机的IP地址为140.252.3.4（B类地址），而子网掩码为255.255.255.0（其中8比特为子网号，8比特为主机号）。如果数据报的目的IP地址为140.252.7.8，我们就知道B类网络号是相同的，而子网号是不同的。如果数据报的目的IP地址为140.252.3.9，我们就知道

15、B类网络号是相同的，而且子网号也是相同的，但是主机号不同。如果数据报的目的IP地址为192.192.63.87（C类地址），由于网络号不同，其它的比较就不用进行了。给定两个IP地址和子网掩码后，IP路由选择功能就一直进行这样的比较。3.4 ARP协议和协议和RARP协议协议oARP协议为IP地址到对应的硬件地址之间提供动态映射；RARP协议实现硬件地址到IP地址之间的动态映射。oARP协议为从IP地址变换成为物理地址提供了一种可能机制，但是某些网络技术并不需要它。如果我们能使所有的网络接口都知道它们的IP地址，那么ARP协议就不需要了。ARP协议是一个低层协议，它把基本网络物理编址隐藏起来，允许用户为每台计算机选择分配IP地址。用于以太网的用于以太网的ARP请求请求/应答分组