沈鑫剡编著《路由和交换技术》(第2版)配套课件第5章

©2006工程兵工程学院计算机教研室路由和交换技术（第2版）第五章路由器和网络互连路由和交换技术第5章路由器和网络互连本章主要内容网络互连；网际协议（IP）；路由表和IP分组传输过程；IPover以太网；虚拟路由器冗余协议。路由器和网络互连路由和交换技术5.1网络互连本节主要内容不同类型网络互连需要解决的问题；信件投递过程的启示；端到端传输思路；IP实现网络互连机制；数据报IP分组交换网络；路由器结构。路由器和网络互连路由和交换技术终端A至终端B数据传输路径由两个不同类型的传输网络组成：地址标识不同；帧格式不同；无法建立传输路径。一、网络互连需要解决的问题MACR以太网PSTN6233776585677767终端A终端BMACA网络互连设备网络互连结构路由器和网络互连路由和交换技术（1）地址标识不同由于以太网用MAC地址唯一标识连接在以太网上的终端，而PSTN用电话号码唯一标识连接在PSTN上的终端，因此，终端A无法识别终端B的电话号码，终端B无法设别终端A的MAC地址。双方无法用自己能够识别的标识符标识对方。一、网络互连需要解决的问题路由器和网络互连路由和交换技术（2）帧格式不同终端A只能发送、接收MAC帧，终端A发送的数据，或者发送给终端A的数据必须封装成MAC帧。终端B只能通过点对点语音信道接收、发送PPP帧，终端B发送的数据，或者发送给终端B的数据必须封装成PPP帧。一、网络互连需要解决的问题路由器和网络互连路由和交换技术（3）无法建立传输路径以太网只能建立连接在同一以太网上的两个结点之间的交换路径，PSTN只能建立连接在PSTN上的两个结点之间的点对点语音信道，因此，终端A无法建立与终端B之间的交换路径，终端B也无法建立与终端A之间的点对点语音信道。一、网络互连需要解决的问题路由器和网络互连路由和交换技术二、信件投递过程启示不同运输系统有着不同的封装信件的形式和标识始站与终站的方式；信件上收信人和寄信人地址是统一的，和实际提供运输服务的运输系统标识始站与终站的方式无关；信件是一种标准的封装形式，和实际提供运输服务的运输系统封装信件的形式无关；南京根据信件上的收信人地址确定下一站：上海，同样，上海也是根据信件上的收信人地址确定下一站：长沙，信件在南京至长沙的传输过程中是不变的；由实际的运输系统提供当前站至下一站的运输服务。公路航空南京→长沙下一站上海上海下一站长沙长沙信件投递过程路由器和网络互连路由和交换技术三、端到端传输思路MACR以太网PSTN6233776585677767终端A终端BMACA网络互连设备公路航空南京→长沙下一站上海上海下一站长沙长沙IP分组IPAIPRIPBMAC帧PPP帧IP分组IP分组•独立于传输网络、全网络统一的地址：IP地址。•独立于传输网络，用IP地址表示发送端和接收端的IP分组。网际协议－IP！路由器和网络互连路由和交换技术端到端传输数据封装成与传输网络无关的格式：IP分组，用两端IP地址作为IP分组的源和目的地址；源终端和端到端路径经过的路由器须能根据目的终端IP地址确定下一跳的IP地址；当前跳须能经过连接当前跳和下一跳的传输网络实现IP分组的逐跳传输；IP分组经过不同的传输网络传输时，需封装成传输网络对应格式。三、端到端传输思路IP分组MACA终端AMACR6868676756566767以太网PSTN终端BModemIPAIPRIPB目的地下一跳IPBIPR目的地下一跳IPB直接MACAMACRIP分组MAC帧PPP帧路由器IPB数据IPA控制字段IPB数据IPA路由器和网络互连路由和交换技术四、IP实现网络互连机制规定了统一的且与传输网络地址标识方式无关的IP地址格式；规定了统一的且与传输网络数据封装格式无关的IP分组格式；源终端和路由器必须建立用于指明通往目的终端的路由表；必须由单个传输网络连接当前跳和下一跳，通过传输网络实现IP分组当前跳至下一跳的传输过程；IP分组经过逐跳传输，实现源终端至目的终端的传输过程。路由器和网络互连路由和交换技术五、数据报IP分组交换网络路由器是IP分组交换设备；路由器互连多个传输网络构成互连网；如果将传输网络作为互连路由器的链路，互连网就是数据报IP分组交换网络。传输网络目的地下一跳IPR直接R2路由表传输网络R4目的终端源终端路由器R1IPR1R2IPR2R3IPSIPR目的地下一跳IPRIPR1源终端路由表目的地下一跳IPRIPR2R1路由表IP分组传输网络传输网络传输网络传输网络传输网络路由器和网络互连路由和交换技术传输网络本身可能就是一个分组交换网络；IP分组传输路径分为两层，一是由源和目的终端及中间经过的路由器构成IP网络传输路径，二是由传输网络实现的当前结点至连接在同一传输网络上的下一跳结点之间传输路径。五、数据报IP分组交换网络源终端MACAMACR1S1S2S3121212MACA1MACR12S1转发表R1MACA1MACR12S2转发表MACA2MACR11S3转发表传输网络源终端R1IPR1IPS路由器和网络互连路由和交换技术六、路由器结构路由器是IP分组交换设备；线卡完成和传输媒体的连接和传输网络对应的链路层和物理层功能；路由模块建立路由表；交换模块实现IP分组输入端口至输出端口的传输过程。线卡线卡线卡线卡路由模块路由表交换模块交换结构传输媒体传输媒体传输媒体传输媒体路由器和网络互连路由和交换技术5.2IP本节主要内容IP地址分类；IP地址分层分类的原因和缺陷；无分类编址；IP分组格式。路由器和网络互连路由和交换技术5.2IPIP主要内容IP地址IP分组格式固定地址分类的缺陷无法有效减少路由项无法任意划分子网无分类编址路由器和网络互连路由和交换技术一、IP地址分类IP地址不是终端或路由器的标识符，而是终端或路由器接口的标识符接口是指终端或路由器与网络之间的连结点，终端或路由器允许有多个接口每一个接口都有独立的标识符——IP地址路由器和网络互连路由和交换技术一、IP地址分类网际协议IPIPV4：32位二进制数表示IPV6：128位二进制数表示网络互连01011101.10100101.11011011.1100100193.165.219.2019316520121901011101101001011101101111001001，比如：路由器和网络互连路由和交换技术一、IP地址分类8852010588专业号入学年份个人编号10位学号：8852010588地址码18位身份证号：320108198808089588网络2:主机1网络1:主机1网络：网络号主机号多少位为网络号，多少位表示主机号呢？出生日期码顺序码320108198808089588校验码分层编址：路由器和网络互连路由和交换技术一、IP地址分类00.0.0.0～127.255.255.255128.0.0.0～191.255.255.255192.0.0.0～223.255.255.255224.0.0.0～239.255.255.255240.0.0.0～247.255.255.25510110111011110网络号主机号网络号主机号网络号主机号组播地址保留1234单播地址(A、B、C)分层，包括网络号和主机号两部分主机号全0表示网络地址，比如192.1.1.0是一个C类地址，低8位全0主机号全1表示直接广播地址，比如192.1.1.255是一个C类广播地址32位全1表示受限广播地址（限于发送终端所在网络）A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址地址范围路由器和网络互连路由和交换技术一、IP地址分类A类地址中：0.0.0.0表示IP地址无法确定，终端没有分配IP地址前，可以作为IP分组的源地址。127.x.x.x是回送测试地址。著名组播地址：224.0.0.1：表示网络中所有支持组播的终端和路由器。224.0.0.2：表示网络中所有支持组播的路由器。224.0.0.9：表示网络中所有运行RIP进程的路由器。路由器和网络互连路由和交换技术一、IP地址分类每一个传输网络都有一个网络地址连接在同一传输网络上的终端必须配置具有相同网络号、不同主机号的IP地址路由器的每一个接口都需配置IP地址，该IP地址对应的网络地址必须和分配给该接口连接的传输网络的网络地址相同192.1.1.1192.1.1.0PSTNMACR192.1.2.254ModemMACA终端A终端B56566767路由器192.1.2.1192.1.2.0192.1.1.25412以太网MACC终端C192.1.1.268686767路由器和网络互连路由和交换技术二、IP地址分类分层的原因IP地址为什么分类？每一个组织的终端数是不同的，根据终端数量选择IP地址类型：终端数量≤28－2，C类地址28－2＜终端数量≤216－2，B类地址216－2＜终端数量≤224－2，A类地址网络1网络2网络规模不同路由器和网络互连路由和交换技术二、IP地址分类分层的原因分层原因1：根据终端IP地址确定终端连接的网络以太网1192.1.1.0PSTN192.1.2.0终端AMACA终端BMACB192.1.1.2终端CMACC192.1.3.1终端DMACD192.1.3.2以太网2192.1.3.0MACR1R1192.1.1.254192.1.2.2546868676712192.1.3.254MACR2R2192.1.2.2535656676712IP地址为什么分层呢？分层有什么好处？192.1.1.1192.1.1终端A的网络号终端A属于以太网1路由器和网络互连路由和交换技术二、IP地址分类分层的原因分层原因2：减少路由项的需要目的网络下一跳输出接口192.1.1.0直接1192.1.3.0192.1.2.2532R1路由表目的网络下一跳输出接口192.1.3.0直接2192.1.1.0192.1.2.2541R2路由表目的网络下一跳输出接口192.1.1.1直接1192.1.1.2直接1192.1.3.1192.1.2.2532192.1.3.2192.1.2.2532R1路由表以太网1192.1.1.0PSTN192.1.2.0终端AMACA终端BMACB192.1.1.2终端CMACC192.1.3.1终端DMACD192.1.3.2以太网2192.1.3.0MACR1R1192.1.1.254192.1.2.2546868676712192.1.2.254MACR2R2192.1.2.2535656676712192.1.1.1路由器和网络互连路由和交换技术二、IP地址分类分层的原因网络地址减少路由项的原因：一是网络地址表示一组终端的IP地址比如192.1.1.0这个网络地址表示192.1.1.0~192.1.1.255二是通往这一组终端的下一跳路由器相同路由器和网络互连路由和交换技术三、IP地址分类的缺陷1．IP地址浪费严重假设为一个连接4000个终端的以太网分配IP地址由于：28－2＜终端数量≤216－2B类地址，共有216－2个有效IP地址，但只用了4000个超过90%的有效IP地址被浪费了原因：单播IP地址分为A、B和C三类，每一类IP地址有着固定位数的网络号和主机号。B类地址路由器和网络互连路由和交换技术三、IP地址分类的缺陷2．不能更有效地减少路由项192.1.1.0192.1.0.0192.1.5.0192.1.4.0目的网络下一跳输出接口192.1.0.0直接1192.1.1.0直接2192.1.4.0192.1.2.2533192.1.5.0192.1.2.2533R1路由表目的网络下一跳输出接口192.1.0.0192.1.2.2541192.1.1.0192.1.2.2541192.1.4.0直接2192.1.5.0直接3R2路由表192.1.2.0R1R2192.1.2.254192.1.2.253131192.1.0.1192.1.0.22192.1.1.2192.