第八章 路由器及IP交换.ppt

第八章 路由器及IP交换技术 8.1 计算机通信的演进和发展 计算机是人类生活、工作中最有用的辅助工具，可用来辅助完成设计、计算、管理及控制，视频、音频信息处理、存储和演播等。 单台计算机只能单独完成部分工作，不能实现资源和信息共享，对于大型任务也难以应付，从而产生了计算机通信。 早期的计算机通信采用点到点方式。 计算机通信的演进和发展 计算机通信的演进和发展 计算机通信的演进和发展 多台计算机互连—局域网技术 采用共享介质互连多台计算机，网络不依赖于计算机而独立存在，信息传送速度快，可有10Mb/s、100Mb/s和1000Mb/s速率。 共享介质计算机网络执行三种通信标准类型：以太网、令牌总线和令牌环。 计算机通信的演进和发展 LAN解决了多台计算机共享资源互连问题，当更多计算机互连通信时，由于链路资源共享而使扩大容量受阻。 在一台计算机上同时插入两个不同或相同的网卡，可使该计算机同时与两个不同网络上的计算机互连通信。 路由器原型的产生，如果在一台插有两个网卡的计算机上运行网间数据转发协议软件，则该计算机便可使多个网络上的计算机互连通信。 计算机通信的演进和发展 计算机通信的演进和发展 计算机D上插入三个以上网卡时，便可实现三个以上网络之间互连通信。 当三个以上网络互连时，则互连点的计算机必须运行具有路由选择功能的软件，以确定向那个网络转发数据。 执行路由选择功能的专用计算机称作路由器，有时也称作网关，通常网关只完成两个不同通信协议网络之间的互通和协议转换。 计算机通信的演进和发展 路由器使异构网络实现互连互通服务，为了对网络上所有计算机提供通用服务，必须对互联网上所有网络和计算机统一编址，并且路由器和所有计算机都执行统一的协议，从而产生了TCP/IP协议。 在互联网中，路由器起着地址翻译器的作用，互译异构网络的底层地址，屏蔽了异构网互通的复杂性，提供单一的无缝通信服务。 计算机通信的演进和发展 8.2 TCP/IP基本原理 8.2.1 TCP/IP的网络体系结构 TCP/IP网络特点着重于实现异构网络互连通信功能，本身是一个在物理网络之上的统一网络协议族。 TCP/IP网络遵循OSI七层协议，但在实现上对高层协议作了一定简化，一般只有5层。 TCP/IP的网络体系结构 8.2.2 IP协议 IP协议主要功能包括无连接数据报传送、数据报寻径和差错处理三部分。 IP层特点： (1) 提供无连接的数据报传输机制； (2) IP数据报协议非常简单，不保证传输可靠性； (3) IP协议是一个点到点通信协议。 数据报格式 IPv4地址模式 IP的点分码 IP地址分配示例 8.2.3 地址解析协议(ARP) IP地址由软件维护，是一个虚地址，即LAN或WAN不知道一个IP地址与网络的关系，必须将IP地址转换成含目的地址的硬件地址，即MAC地址。 IP地址到MAC地址的转换由ARP协议来完成，过程是ARP首先将IP地址向网络广播询问谁是该IP，对应该IP的机器回答并报告其MAC地址，然后路由器则直接与该MAC地址机器通信。 地址解析协议 8.2.4 互联网控制报文协议 互联网控制报文协议(ICMP)是一个检查并报告IP报文出错协议，报文格式如下： 8.2.5 TCP协议 IP协议只提供无连接报文传送，不保证报文的正确性，报文可靠传输由高层TCP协议保障。 TCP协议负责报文分片、编序、控制重传及重组报文。 TCP协议 TCP协议 8.2.6 用户数据报协议(UDP) UDP提供无连接报文传输服务，传输中出错则由应用层控制重传。 UDP的特点是简单、短小，效率高。 8.2.7 IP的未来(IPv6) IPv6将32bit地址扩展到128bit，解决了地址空间缺乏问题。 简化了报文格式，并提供主机移动服务。 除了应用于局域网外，当前正在发展中的下一代网络倾向性意见是基于IP模式，进一步要解决的问题是如何使IP网络更安全、可靠，并保证流媒体的QoS。 8.3 路由器工作原理 基本功能 直接将报文转发到正确的目的地； 维护在路由器中用来决定正确路径的路由选择表。 8.3.1 路由器报文转发原理 路由器报文转发原理 网络接口软件收到IP数据报和下一跳地址后，先用ARP完成下一跳IP地址到硬件地址的映射，然后利用其硬件地址形成帧，最后由子网完成数据报的真正传输。 路由器报文转发原理 8.3.2 路由选择表的生成和维护 路由选择表是关于当前网络拓扑结构的信息，并为网间所有路由器共享。 路由表生成，可以采用手工方式或自动方式。 自动方式采用每30s自动向外界广播本路由器的路由信息，各收到路由信息的路由器自动更新自己的路由选择表。 习题 7.1 为什么说ATM技术是融合了电路转送和分组转送模