[理学]第四章 网络层3.ppt

第四章网络层3 4.4 网络层设备 4.4 网络层设备 一、多协议路由器（multiprotocol router） 网络层设备，在网络之间存储转发包； 必要时，做网络层协议转换； 它可连接数据链路层或物理层完全不同的两个网络； 它可选择最佳路径、进行流量控制、协议转换； 通常用于LAN-WAN，WAN-WAN互连；适用于构造大型网； 它是一个主动的、智能的网络节点，参与网络管理，提供对资源的动态控制； 路由器的概念结构 路由器 4.4 网络层设备 路由器的功能： 在网络间截获发送到远地的分组，并转发出去； 为不同网络之间的用户提供最佳的通信路径； 子网隔离，抑制广播风暴，它不转发广播信息包(目的地址无法识别时，路由器将其丢弃，而不是广播——比较网络交换机)； 维护路由表，并与其它路由器交换信息； 分组的差错处理及流量控制； 对分组的过滤、记账；网络管理； 可连接下三层执行不同协议的网络，适合于连接复杂大型的网络； 进行分组格式的转换，实现不同协议、不同体系结构网络的互连。 4.4 网络层设备 路由器的作用：不同规模，作用侧重不同。 主干网---路由选择； 地区网---网络连接和路由选择； 园区内部---分隔子网。 路由器的应用：把LAN连入广域网或作为广域网的核心连接设备 路由器的路由选择过程 采用存储转发的方法： 接收并缓存IP数据分组； 提取分组中的目的主机的IP地址； 计算目的主机所在的网络地址； 用目的网络地址查找路由表决定转发路径： 如果目的网络地址就是与输入接口连接的网络，则丢弃； 如果目的网络地址就是与输出接口连接的网络，则直接递交； 如果找到匹配项，则通过对应接口转发出去； 如果有默认路径，则通过与默认路径对应的接口转发出去； 未查到，丢弃该分组。 路由器的路由选择过程 比较： 交换机也用查表的方法决定转发路径，但该表是“端口-MAC地址”表，存放的是端口与目的MAC地址之间的关系，要用帧中的MAC地址查表； 而路由器中的路由表是“端口-网络地址”表，存放的是端口与目的网络地址之间的关系，故要从分组中提取IP地址，并解析出其中的网络地址部分来查表。 4.4 网络层设备 4.4 网络层设备 路由器可以连接不同结构的网络，因为它剥掉帧头和帧尾以获得里面的数据分组。 如果路由器需要转发一个数据分组，它将用与新的连接使用的数据链路层协议一致的帧重新封装该数据分组。 例如，路由器可能从局域网的路由端口上接收到一个以太网的帧，抽取出数据分组，然后构建一个帧中继的帧，再将新的帧从连接到帧中继网络的路由端口发送出去。 每一次路由器拆散然后重建帧的过程中，帧中的数据分组保持不变。 4.4 网络层设备 路由器端口 路由器与网络的连接部分称为接口，也被称为端口。 在进行IP路由选择时，每个接口必须具有一个独立的、惟一的网络（或子网）地址（通常为IP）。 交换功能使得一台路由器能够在一个接口上接收分组并且把它转发到另一个接口上。 路由选择功能使得路由器能够选择最恰当的接口来进行分组的转发。 地址的主机部分指的是路由器上的某个特定接口，该接口连接到该网络／子网上相邻的路由器。 路由器连接两个或两个以上网络，为了保证路由选择的正确性，每个网络必须具有一个惟一的网络号。 4.4 网络层设备 4.4 网络层设备 路由器在网络互连中的作用 （1）提供异构网络的互连 在物理上，路由器可以提供多种不同网络的接口，如以太网口、令牌环网口、FDDI口、ATM口、串行连接口、SDH连接口、ISDN连接口等。 通过这些接口，路由器可支持各种异构网络的互连，其典型的互连方式包括LAN-LAN、LAN-WAN和WAN-WAN等。 下图给出了一个采用路由器互连的网络实例。 从网络互连设备的基本功能来看，路由器具备了非常强的在物理上扩展网络的能力。 4.4 网络层设备 4.4 网络层设备 假定主机1要给主机5发送数据， 则主机1将以主机5的IP地址为目的IP地址，以其自己的IP地址为源IP地址启动IP分组的发送。 由于目的主机和源主机不在同一网络中，为了发送该IP分组，主机1需要将该分组封装成以太网的帧发送给默认网关即路由器A的F0/0端口； F0/0端口收到该帧后进行帧的拆封并分离出IP分组，通过将IP分组中的目的网络号与自己的路由表进行匹配，决定将该分组由自己的F0/1口送出，但在送出之前，必须首先将该IP分组重新按以太网帧的帧格式进行封装 4.4 网络层设备 它以自己的F0/1口的MAC地址为源MAC地址、路由器B的F0/0口MAC地址为目的MAC地址进行帧的封装，然后将帧发送出去； 路由器B收到该以太网帧之后，通过帧的拆封，再度得到原来的IP分组，并通过查找自己的IP路由表，决定将该分组从自己的以太网口T0送出去，即以主