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第 2 章 IP 技术

第 2 章 IP 技术. 第 1 节 TCP/IP 及 IP 路由 第 2 节 TCP/IP 的安全性考虑 —— IPSecure 第 3 节 IPv6 第 4 节 IP 移动性的考虑 —— Mobile IP 课后作业. 第 1 节 TCP/IP 及 IP 路由. 2.1.1 交换方式 2.1.2 TCP/IP 体系结构 2.1.3 IP 路由 2.1.4 因特网的管理. 2.1.1 交换方式. 电路交换 存储转发 报文交换 分组交换. 电路交换. 在通话之前，通过用户的呼叫，由网络预先给用户分配传输带宽。

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第 2 章 IP 技术

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Presentation Transcript

  1. 第2章 IP技术 第1节 TCP/IP及IP路由 第2节 TCP/IP的安全性考虑——IPSecure 第3节 IPv6 第4节 IP移动性的考虑——Mobile IP 课后作业

  2. 第1节 TCP/IP及IP路由 2.1.1 交换方式 2.1.2 TCP/IP体系结构 2.1.3 IP路由 2.1.4因特网的管理

  3. 2.1.1 交换方式 • 电路交换 • 存储转发 • 报文交换 • 分组交换

  4. 电路交换 • 在通话之前，通过用户的呼叫，由网络预先给用户分配传输带宽。 • 用户若呼叫成功，则从主叫端到被叫端就建立了一条物理通路。此后双方才能互相通话。 • 通话完毕挂机后即自动释放这条物理链路。 • 关键点：在通话的全部时间内用户始终专用端到端的固定传输带宽

  5. 两部电话机连接 • 两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。  

  6.     更多的电话机互相连通 • 5 部电话机两两相连，需 10 对电线。 • N 部电话机两两相连，需 N(N– 1)/2对电线。 • 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。

  7. 使用交换机 • 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。  …    交换机     

  8. “交换”的含义 • 在这里，“交换”(switching)的含义是： • 转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 • 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

  9. 电路交换的特点 • 电路交换必定是面向连接的。 • 电路交换的三个阶段： • 建立连接 • 通信 • 释放连接

  10. 电路交换举例 • A 和 B 通话经过四个交换机 • 通话在 A 到 B 的连接上进行 交换机 中继线 交换机 用户线 中继线 A B ( 交换机 ( 交换机 ( C 用户线 ( D

  11. 电路交换举例 • C 和 D 通话只经过一个本地交换机 • 通话在 C 到 D 的连接上进行 交换机 中继线 交换机 用户线 中继线 A B ( 交换机 ( 交换机 ( C 用户线 ( D

  12. 电路交换的缺点 • 资源浪费，价格昂贵 • 兼容性差 • 不够灵活

  13. 1101000110101010110101011100010011010010 假定这个报文较长 不便于传输 分组交换的原理（一） • 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 报文

  14. 报文 分组2 分组 3 分组1 分组交换的原理（二） • 每一个数据段前面添加上首部构成分组。 数 据 数 据 数 据 首部 首部 首部 请注意：现在左边是“前面”

  15. 首部 数 据 分组 2 分组 3 分组1 首部 数 据 首部 数 据 分组交换的原理（三） • 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 • 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。

  16. 分组首部的重要性 • 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 • 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 • 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

  17. 分组 1 分组 2 分组 3 分组交换的原理（四） • 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。 首部 数 据 首部 数 据 首部 数 据 收到的数据

  18. 报文 1101000110101010110101011100010011010010 分组交换的原理（五） • 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。 • 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。 数 据 数 据 数 据

  19. 分组交换网的示意图 H4 H2 注意分组路径的变化！ D 结点交换机 B H6 主机 H1 E H2 向 H6发送分组 A H1 向 H5发送分组 H5 C 分组交换网 H3

  20. 注意分组的存储转发过程 H4 H2 在结点交换机A暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机C暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机E暂存 查找转发表 找到转发的端口 最后到达目的主机H5 D 结点交换机 H1向H5发送分组 B H6 主机 H1 E A H5 C 分组交换网 H3

  21. 注意结点交换机有多个端口 H4 H2 D H6 1 234 B 1 234 1 2 3 4 结点 交换机 E H1 H5 1 2 3 4 A 高速链路 1 2 3 4 C H3

  22. 结点交换机 • 在结点交换机中的输入和输出端口之间没有直接连线。 • 结点交换机处理分组的过程是： • 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）； • 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发； • 把分组送到适当的端口转发出去。

  23. 主机和结点交换机的作用不同 • 主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。 • 结点交换机对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机。

  24. 分组交换的优点 • 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 • 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 • 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。 • 可靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。

  25. 分组交换带来的问题 • 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 • 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

  26. TCP/IP简述 • Transmission Control Protocol传输控制协议/Internet Protocol网际协议 • 起源于70年代中后期，为了实现异种网之间的互联和互通 • 1980年，最早出现的计算机网络ARPANET上的所有计算机转换为TCP/IP，并以它为主干建立Internet

  27. TCP/IP简述(续) • TCP/IP规定了信息包应该怎样分层、分组，怎样在收信计算机上将信息分组重新组装成计算机数据，怎样在线路上传输信号，及许多其它有关问题。

  28. TCP/IP具体层次划分 • 应用层 • 传输层 • 网络层 • 链路层 传输媒质

  29. TCP/IP具体层次划分 • 应用层 • 传输层 • 网络层 • 链路层 传输媒质 向用户提供一些常用的应用程序，用户也可根据自己的需要建立自己的专用程序。 常用协议：WWW、FTP、SMTP、TELNET

  30. TCP/IP具体层次划分 • 应用层 • 传输层 • 网络层 • 链路层 传输媒质 为端到端（发信主机和收信主机之间）应用程序间提供通信。 协议：TCP、UDP

  31. TCP/IP具体层次划分 • 应用层 • 传输层 • 网络层 • 链路层 传输媒质 负责不同主机之间的计算机通信，向它的上层——传输层提供统一的数据包，使得各种网络物理帧格式的差别被掩盖，是不同网络网间互联关键的一层。 协议：IP、ICMP、ARP、RARP

  32. TCP/IP具体层次划分 • 应用层 • 传输层 • 网络层 • 链路层 传输媒质 • 接收网络层交下来的IP数据包，组装成帧，通过网络向外发送； • 接收和处理从网络传上来的物理帧，抽出IP数据包，向其上层网络层传送。

  33. 各种 应用服务 TCP/IP体系结构和服务层次 TCP/IP 的体系结构 TCP/IP 的三个服务层次 应用层 (各种应用层协议如 TELNET、FTP、 SMTP 等) 传输服务 (可靠或不可靠) 传输层(TCP或UDP) 无连接分组交付服务 网络层 IP 链路层

  34. TCP/IP互联网络 主机A 主机B 应用层 传输层 网络层 数据 链路层 应用层 传输层 网络层 数据 链路层 4 3 2 1 路由器 网络层 数据 链路层 网络1 网络2

  35. IP over Everything IP可应用到各式各样的网络上 Everything over IP IP可为各式各样的应用程序提供服务 沙漏计时器形状的TCP/IP协议族 … … 应用层 HTTP SMTP DNS RTP TCP UDP 传输层 网络层 IP 链路层 … Ethetnet ARPANET PDN

  36. IP路由 • IPv4的地址格式 • IPv4的地址分类 • IP路由 • 路由协议

  37. IPv4的地址格式 • IP 地址是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配的一个在全世界范围内惟一的 32 bit的标识符。 • 地址由两个固定长度的字段组成： • 网络号 net-id字段，标志主机（或路由器）所连接到的网络 • 主机号 host-id字段，标志主机（或路由器）

  38. 机器中存放的 IP 地址 是 32 bit 二进制代码 10000000000010110000001100011111 每隔 8 bit 插入一个空格 能够提高可读性 1000000000001011 00000011 00011111 IPv4的地址的点分十进制记法 将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数 128 11 3 31 采用点分十进制记法 则进一步提高可读性 128.11.3.31

  39. host-id 8 bit IPv4的地址分类 0 A 类地址 net-id 8 bit host-id 24 bit 1 0 B 类地址 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 0 net-id 24 bit 1110 D 类地址 多 播 地 址 11110 E 类地址 保 留 为 今 后 使 用

  40. 常用IP 地址的使用范围

  41. IP路由 • 路由：就是信息通过一条路径从源地址转移到目的地址的过程。 • 路由器仅根据目的主机所连接的网络号（而不考虑目的主机号）将IP分组从合适的端口转发出去。 • 路由设备依据路由表来判断路由。

  42. IP路由 • IP网络可以看作是由路由设备（如路由器）互联起来的IP子网构成，路由设备负责在IP子网之间寻找路由，并将IP分组转发到下一个IP子网。

  43. IP路由 • 静态路由：网络管理员人工配置路由表中的路由选择信息。 • 缺点：网络改变或发生故障导致路由表中的部分路由不存在时，不会自动更新。

  44. IP路由 • 动态路由：根据实际情况自动更新路由表的信息。 • 适应网络拓扑结构随时可能的变化

  45. 自治系统（AS） • Autonomous System • 由一个管理机构控制下的通过相同的路由协议共享信息的网络和路由器群组。

  46. 本地地址和全球地址 • 本地地址——仅在机构内部使用的 IP 地址，可以由本机构自行分配，而不需要向因特网的管理机构申请。 • 全球地址——全球惟一的IP地址，必须向因特网的管理机构申请。

  47. [RFC 1918]指明的专用地址(private address) • 10.0.0.0 到 10.255.255.255 • 172.16.0.0 到 172.31.255.255 • 192.168.0.0 到 192.168.255.255 • 这些地址只能用于一个机构的内部通信，而不能用于和因特网上的主机通信。 • 专用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。在因特网中的所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发。

  48. 路由协议 有两个层次： • 各个自治系统内部使用内部路由协议，一般用来在自治系统（AS）中动态决定到达每一个网络或子网的最佳路由。 • 自治系统之间使用外部路由协议，用于不同的自治系统间交换路由信息。

  49. 内部路由协议 也叫内部网关协议 （IGP，Interior Gateway Protocol） 常见协议： • 路由信息协议RIP • 开放式最短路径优先协议OSPF

  50. 外部路由协议 也叫外部网关协议 （EGP，Exterior Gateway Protocol） 常见协议： • 外部网关协议EGP • 边界网关协议BGF

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