IP数据报与数据报转发.pdf

下载 第1 8章 I P数据报和数据报转发 18.1 概述 前面我们介绍了互联网的体系结构，因特网寻址以及用来将 I P地址翻译成硬件地址的地址 解析软件。本章我们将讨论互联网中基本的通讯服务，包括互联网中包的格式以及路由器如何 处理和转发这些包。第 1 9章接着讨论路由器如何利用底层硬件来传送包。 18.2 无连接服务 网络互联的目的是为了提供这样一种包通讯系统：一台计算机上运行的程序能够向另一台 计算机上运行的程序发送数据。在一个设计良好的互联网中，底层物理网络对应用程序来说是 透明的—这些应用程序能够收发数据而又无须了解很多细节，比如本机所连的局域网、目的 机所连的远程网络以及两者之间的互联等等。 协议的设计者必须决定互联网协议要提供哪些通讯服务，以及如何高效地实现这些服务。 另外，设计者还须决定是否为程序提供面向连接（ c o n n e c t i o n - o r i e n t e d ）的服务，或是无连接 （c o n n e c t i o n l e s s ）的服务，或是两者都提供。 T C P / I P 的设计者既提供了无连接服务，也提供了面向连接的服务：他们选择了无连接的基 本传送服务（delivery service ），并在这些无连接的底层服务之上增加了可靠的面向连接的服务。 这一设计非常成功，以至于经常被其他的协议所模仿。 18.3 虚拟包 无连接的互联网服务其实是包交换的一种扩展—这种服务允许发送方通过互联网传输单 独的包。每一个包独立地在网上传送，它本身包含了用以标识接收方的信息。 一个包是如何在互联网上传输的呢？答案就在于路由器将包从一个网转发到另一个网。源 主机创建了一个包，将目的地址放入包的头部，然后将包送往相邻的路由器。当一个路由器收 到一个包，就会使用包的目的地址来选择下一个路由器并向之转发。最终，包会到达这样一个 路由器，此路由器能够直接将包传给它的最终目的地。 一个互联网上的包的格式是怎样的呢？不幸的是，传统的硬件帧格式不适合作为互联网上 的包格式。这是因为路由器能够连接异构网络，而不同类型网络的帧格式不同，因此路由器不 能直接将包从一个网络传送到另一个网络。另外，路由器也不能简单地重新格式化帧的头部， 因为两个网络可能使用不兼容的地址格式（例如，一个输入帧中的地址可能对另一个网络而言 是毫无意义的）。 为了克服异构性，互联网协议软件定义了一种独立于底层硬件的互联网包格式。结果就产 生了一种能无损地在底层硬件中传输的通用的（ u n i v e r s a l ）、虚拟的（v i r t u a l ）包（第1 9章将详 细说明一个互联网包怎样在物理网中传输）。就像虚拟（v i r t u a l ）一词所示，协议软件负责产 生和处理互联网包—底层硬件并不认识这种包的格式。又如通用（ u n i v e r s a l ）一词所示，互 联网上的每一台主机或路由器都有认识这种包的协议软件。概述如下： 146计 计算机网络与因特网 下载 由于路由器可能连接异构的网络，它就不能直接将网上送来帧的传给另一个网。 为了克服异构性，一个互联网必须定义一种与硬件无关的包格式。 18.4 IP数据报 T C P / I P协议使用I P数据报（IP datagram ）这个名字来命名一个互联网包。令人惊奇的是， I P 数据报竟然与硬件帧有同样的基本格式： I P数据报也是以一个头部开始，后跟数据区。图 1 8 - 1例举了这种数据报格式。 头部 数据区 一个数据报携带的数据量不固定，发送方根据特定的 用途选择合适的数据量。例如，一个应用若需要传送击键 信息，则可以将每次击键放在单独的数据报中，而当一个 图18-1 IP数据报的基本格式：一个 应用要传送大文件时，则会发送大数据报。关键在于： 头部后跟着数据区，头部含有控制 该包发往何地及如何发送的信息 数据报的尺寸取决于发送数据的应用