《网络技术课件 第六章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络技术课件 第六章.ppt（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第6 6章章 InternetInternet实现互联的奥秘实现互联的奥秘 6.1 6.1 Internet Internet 可以视为一个分组交换系统可以视为一个分组交换系统 计算机通讯初期计算机通讯初期：直接连线；共享线路分时；：直接连线；共享线路分时；60 60 年代分组交换技术年代分组交换技术：计算机数据的每一个分组，从一台计算机到另：计算机数据的每一个分组，从一台计算机到另 一台传输，由网络硬设备监视；一旦到达目的机，一台传输，由网络硬设备监视；一旦到达目的机，识别识别（数据包）分（数据包）分组头组头，就能知道；是，写入内存。就能知道；是，写入内存。“组头组头”就是一个标签，他指明
2、从何机到何机。就是一个标签，他指明从何机到何机。网络分组交换允许多台机同时通信。网络分组交换允许多台机同时通信。多台机发送时都多台机发送时都“分组分组”，“加头加头”，向外发；到达接收机时，接收机，向外发；到达接收机时，接收机 将将“分组包分组包”掐头去尾，重装。掐头去尾，重装。每台机只知道自己有请求，网络响应和被通知。每台机只知道自己有请求，网络响应和被通知。6.26.2 路由器是实现路由器是实现InternetInternet网络网络互连的关键部件互连的关键部件 InternetInternet是通过路由器连接起来多个网络的集合。是通过路由器连接起来多个网络的集合。路由器的体系结构允许路由
3、器的体系结构允许InternetInternet中包含中包含多种类型的网络多种类型的网络。路由器是路由器是实现实现InternetInternet主干网互连的主干网互连的关键部件关键部件。6.3 6.3 TCP/IPTCP/IP是是InternetInternet的核心协议的核心协议 6.3.16.3.1 TCP/IP TCP/IP 的基本特性的基本特性1 1。逻辑编址。逻辑编址2 2。路由选择。路由选择3 3。域名解析。域名解析4 4。错误检测与流量控制。错误检测与流量控制5 5。对应用程序的支持。对应用程序的支持 6.3.26.3.2 TCP/IP TCP/IP 协议族协议族 网络互联的根
4、本目标是隐藏所有底层网络硬件的细节，同时提供一般的网络互联的根本目标是隐藏所有底层网络硬件的细节，同时提供一般的 通信服务。通信服务。实现互连网的协议有很多种。其中，实现互连网的协议有很多种。其中，TCPTCP协议和协议和IPIP协议是最具有代表性，协议是最具有代表性，也是最重要的网络协议，它们是网络体系结构的关键之一。也是最重要的网络协议，它们是网络体系结构的关键之一。TCP/IPTCP/IP是是“黏黏合剂合剂”，它实现了，它实现了InternetInternet的的“一统天下一统天下”。事实上，事实上，TCP/IPTCP/IP是一个协议族，是一个协议族，它是它是ARPARP，IPIP，IC
5、MPICMP，IGMPIGMP，UDPUDP，TCPTCP等等100100多个协议的集合。多个协议的集合。6.3.3 6.3.3 TCP/IPTCP/IP 分层作用分层作用简述简述 1 1、网络接口层网络接口层 该层协议很多，该层协议很多，任何可用任何可用IPIP数据包交换的分组传输协议均可纳入数据包交换的分组传输协议均可纳入。“包容性包容性”，“适应性适应性”正是正是TCP/IPTCP/IP协议成功的基础。协议成功的基础。该层接收该层接收IPIP数据报，并通过网络发送出去；数据报，并通过网络发送出去；或从网上接收物理真帧，形成或从网上接收物理真帧，形成IPIP数据报，交网际网层数据报，交网际
6、网层(互连层互连层)处理。处理。2 2、互连层（网际网层）互连层（网际网层）负责相邻计算机间的通信。负责相邻计算机间的通信。（1 1）处理来自传输层的请求，将分组形成）处理来自传输层的请求，将分组形成IPIP数据报，选路径，送往网络接口层。数据报，选路径，送往网络接口层。（2 2）处理来自网络接口层的数据报，检查合法性，如已到信宿机，去报头剩）处理来自网络接口层的数据报，检查合法性，如已到信宿机，去报头剩 下下TCPTCP分组，送传输层；否则，选路由转发该报。分组，送传输层；否则，选路由转发该报。（3 3）处理网际网）处理网际网ICMPICMP协议，即处理路径、流控、拥塞、报告差错。协议，即处
7、理路径、流控、拥塞、报告差错。3 3、传输层（传输层（TCPTCP）根本任务是处理应用程序之间的通信问题，即端到端问题。根本任务是处理应用程序之间的通信问题，即端到端问题。（1 1）发送方，把要发送的数据，分组，加信息，指明谁给谁，发给低层。）发送方，把要发送的数据，分组，加信息，指明谁给谁，发给低层。（2 2）接收方，发回）接收方，发回“确认确认”或要求重发报文。或要求重发报文。4 4、应用层应用层 应用层包括了许多应用程序应用层包括了许多应用程序，如电子邮件，远程登录；严格说来，它们不属于，如电子邮件，远程登录；严格说来，它们不属于TCP/IPTCP/IP。不过，不过，TCP/IPTCP/
8、IP制定了若干协议；人们可以自行开发应用。制定了若干协议；人们可以自行开发应用。6.4 6.4 InternetInternet地址地址 要使要使InternetInternet上主机间能正常通信，必须给每个计算机一个全球都能接收上主机间能正常通信，必须给每个计算机一个全球都能接收 和识别的唯一标识，它就是和识别的唯一标识，它就是IPIP地址。地址。6.4.1 6.4.1 IPIP地址的分类和表示地址的分类和表示 从从概概念念上上讲讲，每每个个IPIP地地址址都都是是由由两两部部分分构构成成：网网络络号号，主主机机号号。其其中中，网网络络号标识某个网络，主机号标识在该网络上的一个特定的主机号标
9、识某个网络，主机号标识在该网络上的一个特定的主机。IPIP地址分为地址分为A A、B B、C C、D D、E E五类五类:A A类类:第一个字节的最高位是第一个字节的最高位是0 0 B B类类:第一个字节的前两位是第一个字节的前两位是1010 C C类类:第一个字节的前三位是第一个字节的前三位是110110 D D类类:第一个字节的前四位为第一个字节的前四位为11101110 E E类类:第一个字节的前五位为第一个字节的前五位为1111011110 A A、B B、C C三类三类IPIP地址的结构都是由两部分组成：网络号和主机号。地址的结构都是由两部分组成：网络号和主机号。A A类地址类地址:
10、共共128128个子网，每个子网内可以有个子网，每个子网内可以有16001600万台主机；万台主机；B B类地址类地址:共共16,38416,384个子网，每个子网内可以有个子网，每个子网内可以有65,53665,536台主机；台主机；C C类子网类子网:共共200200万个子网，每个万个子网，每个C C类子网内最多只能有类子网内最多只能有256256台主机。台主机。将将IPIP地址中每个字节以十进制数字表示，并用地址中每个字节以十进制数字表示，并用“.”隔开，五类地址如下：隔开，五类地址如下：类型类型最低地址最低地址 最高地址最高地址 A 1.0.0.1 126.255.255.254 B
11、128.0.0.1 191.255.255.254 C 192.0.0.1 223.255.255.254 -D 224.0.0.0 239.255.255.255 E 240.0.0.0 247.255.255.255 表 6-1 IP地址范围(其中某些值是保留作特殊用途的)6.4.26.4.2 子网和掩码子网和掩码 前面我们说一个互连网地址标识了一个主机，并不严格。前面我们说一个互连网地址标识了一个主机，并不严格。严严格格地地说说IPIP协协议议为为每每一一个个网网络络连连接接（网网卡卡）分分配配一一个个IPIP地地址址。如如果果某某台台主主机机有有多多个个网网络络连连接接，则则要要为为它
12、它分分配配多多个个IPIP地地址址，同同一一主主机机上上的的多多个个连连接接的的IPIP地地址址之间并没有必然的联系。之间并没有必然的联系。IPIP地址并不是标识某台机器，而是标识一个主机与网络的一个连接。地址并不是标识某台机器，而是标识一个主机与网络的一个连接。IPIP协议要求，在协议要求，在同一个网络中同一个网络中的主机其的主机其IPIP地址的地址的网络号网络号应该是应该是相同相同的。的。地址掩码地址掩码(mask)mask)和子网和子网(subnet)subnet)掩掩码码是是一一个个与与IPIP地地址址对对应应的的3232位位数数字字。掩掩码码的的一一些些位位为为1 1，另另一一些些位
13、位为为0 0。通通过过掩掩码码可可以以把把IPIP地地址址中中的的主主机机号号再再分分为为两两部部分分：子子网网号号和和主主机机号号。这这样样，我我们们就就可可以以把把A A类类或或者者B B类类IPIP地地址址的的地地址址空空间间再再细细化化成成若若干干个个稍稍小小一一些些的的子子网网，每每个个子子网网中所能够包含的最多主机数比原来的要少。中所能够包含的最多主机数比原来的要少。掩掩码码中中的的0 0和和1 1可可以以任任意意分分布布，不不过过一一般般在在设设计计时时，把把掩掩码码开开始始连连续续的的几几位位设设为为1 1。IPIP地地址址与与掩掩码码中中为为1 1的的位位相相对对应应的的部部
14、分分为为子子网网号号，其其他他为为0 0的的位位则则表表示示的的是是主主机机号号。使使用用了了掩掩码码后后，我我们们通通常常把把原原来来的的网网络络号号和和新新划划分分的的子子网网号号合合在在一一起起称称为为网网络络号号(与与掩掩码码为为1 1的的位位相相对对应应)，把把掩掩码码划划分分后后的的新新的的主主机机号号叫叫做做主主机机号号(与与掩掩码为码为0 0的位相对应的位相对应)。A A A A类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：255.0.0.0255.0.0.0255.0.0.0255.0.0.0 B B B B类地址相对
15、应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：255.255.0.0255.255.0.0255.255.0.0255.255.0.0 C C C C类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：类地址相对应的标准掩码是：255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0255.255.255.0。使用掩码把使用掩码把一个可以包括一个可以包括16001600万台主机的万台主机的A A类网络或类网络或6 6万多台主机的万多台主机的B B类网络分类网络分解成许多小的网络，每个小的网络就称为子
16、网（解成许多小的网络，每个小的网络就称为子网（SUBNETSUBNET）。）。例如，一个例如，一个B B类网络地址类网络地址162.105.0.0162.105.0.0，利用掩码，利用掩码255.255.224.0255.255.224.0，可把该网络分为，可把该网络分为8 8个子网个子网：162.105.0.0 162.105.32.0 162.105.64.0 162.105.96.0 162.105.0.0 162.105.32.0 162.105.64.0 162.105.96.0 162.105.0.0 162.105.32.0 162.105.64.0 162.105.96.0 1
17、62.105.0.0 162.105.32.0 162.105.64.0 162.105.96.0 162.105.128.0 162.105.160.0 162.105.192.0 162.105.224.0162.105.128.0 162.105.160.0 162.105.192.0 162.105.224.0且每个子网内最多可有主机且每个子网内最多可有主机81928192台。我们可以认为掩码是对地址分类的扩展，它加大了地址分台。我们可以认为掩码是对地址分类的扩展，它加大了地址分配的灵活性。配的灵活性。按照规定，按照规定，一个主机号部分的所有位都为一个主机号部分的所有位都为“0”“0”
18、的地址是代表该网络本身的，的地址是代表该网络本身的，叫叫做网络地址。做网络地址。例如例如162.105.130.0162.105.130.0就是一个网络地址。这样，就是一个网络地址。这样，IPIP地址可以用来指定地址可以用来指定单个主机，也可以用来指定一个网络。单个主机，也可以用来指定一个网络。把主机接口的把主机接口的IPIP地址和其相应的掩码相与，就得到该接口所在网络的网络地址。地址和其相应的掩码相与，就得到该接口所在网络的网络地址。而把而把IPIP地址和掩码的反码进行与运算，则得到主机地址地址和掩码的反码进行与运算，则得到主机地址。例如，一个网络接口的地址为例如，一个网络接口的地址为162
19、.105.69.12162.105.69.12，掩码为，掩码为255.255.254.0255.255.254.0，则，则 其子网地址为：其子网地址为：162.105.68.0162.105.68.0，而主机地址为：而主机地址为：0.0.1.120.0.1.12。这样，在这样，在IPIP协议中，对主机或路由器的每个网络接口都要为之分配一个地址，协议中，对主机或路由器的每个网络接口都要为之分配一个地址，对应每个地址有相应的掩码。属于同一个网络上的对应每个地址有相应的掩码。属于同一个网络上的IPIP地址的掩码应该是一样的，以地址的掩码应该是一样的，以保证通过掩码计算后的子网地址是相同的。保证通过掩
20、码计算后的子网地址是相同的。6.4.36.4.3 特殊的特殊的IPIP地址地址 1 1、广播地扯广播地扯 所有主机号部分为所有主机号部分为“1”“1”的地址是广播的地址是广播(broadcast)broadcast)地址。地址。广播地址分为两种：广播地址分为两种：在在一一特特定定子子网网中中，主主机机地地址址部部分分为为全全1 1的的地地址址称称为为直直接接广广播播地地址址(direct direct broadcast)broadcast)。一一台台主主机机使使用用直直接接广广播播地地址址，可可以以向向任任何何指指定定的的网网络络直直接接广广播播它它的的数数据据报报，很多，很多IPIP协议利
21、用这个功能向一个子网上广播数据。协议利用这个功能向一个子网上广播数据。例例如如，在在子子网网地地址址为为162.105.130.0162.105.130.0的的网网络络上上，162.105.130.255162.105.130.255就就是是该该网网络络的的广广播播地地址址。协协议议规规定定，每每台台主主机机和和路路由由器器等等都都要要接接收收和和处处理理目目的的地地址址为为本本子子网网广广播播地地址址的的数数据据报报。不不在在这这个个子子网网(162.105.130.0)(162.105.130.0)内内的的主主机机（如如IPIP地地址址为为202.112.7.12202.112.7.12的
22、的机机器器），也也可可以以用用广广播播地地址址162.105.130.255162.105.130.255向向该该子子网网上上所有的主机广播信息。所有的主机广播信息。3232个个 比比 特特 全全 为为 1 1的的 IPIP地地 址址(即即 255.255.255.255)255.255.255.255)被被 称称 为为 有有 限限 广广 播播 地地 址址(limited limited broadcast broadcast address)address)或或本本地地网网广广播播地地址址(local local network network broadcast broadcast add
23、ress)address)，该该地地址址被被用用作作在在本本网网络络内内部部广广播播。使使用用有有限限广广播播地地址址，主主机机在在不不知知道自己的网络地址的情况下，也可以向本子网上所有的其它主机发送消息。道自己的网络地址的情况下，也可以向本子网上所有的其它主机发送消息。无无论论哪哪种种广广播播地地址址都都不不能能像像其其它它的的IPIP地地址址那那样样分分配配给给某某台台具具体体的的主主机机。因为它是指满足一定条件的一组机器。因为它是指满足一定条件的一组机器。广播地址只能作为广播地址只能作为IPIP报文的目的地址，表示该报文的一组接收者。报文的目的地址，表示该报文的一组接收者。2 2、组播地
24、址组播地址 D D类类IPIP地址就是组播地址地址就是组播地址(multicast)multicast)，即在即在224.0.0.0 239.255.255.255224.0.0.0 239.255.255.255范围内的每个范围内的每个IPIP地址，实际上代表一组特定的主机。地址，实际上代表一组特定的主机。它与广播地址相似之处是都只能作为它与广播地址相似之处是都只能作为IPIP报文的目的地址，表示该报文的一组报文的目的地址，表示该报文的一组接收者，而不能把它分配给某台具体的主机。接收者，而不能把它分配给某台具体的主机。组播地址和广播地址区别组播地址和广播地址区别：广播地址是按主机的物理位置来
25、划分各组的广播地址是按主机的物理位置来划分各组的(属属于同一个子网于同一个子网)，而组播地址指定一个逻辑组，参与该组的机器可能遍布整个而组播地址指定一个逻辑组，参与该组的机器可能遍布整个InternetInternet网。网。组播地址主要用于电视会议、视频点播等应用组播地址主要用于电视会议、视频点播等应用。我们可以想象一个由多方参我们可以想象一个由多方参与的电视会议，正在发言的一方的声音和图像要被传送到其他参与者的主机上。与的电视会议，正在发言的一方的声音和图像要被传送到其他参与者的主机上。实际上，一个组播实际上，一个组播IPIP地址唯一地标志一个逻辑组。每个要求参与组播接收的地址唯一地标志一
26、个逻辑组。每个要求参与组播接收的主机使用主机使用IGMPIGMP协议，主动登记到希望加人的组中去。协议，主动登记到希望加人的组中去。网络中的路由器根据参与的主机的位置，为该组播的通信组形成一棵发送树。网络中的路由器根据参与的主机的位置，为该组播的通信组形成一棵发送树。服务器在发送数据时，只需发送一份数据报文，该报文的目的地址为相应的组播服务器在发送数据时，只需发送一份数据报文，该报文的目的地址为相应的组播地址。地址。路由器根据已经形成的发送树依次转发，只是在树的分岔点处复制数据报，路由器根据已经形成的发送树依次转发，只是在树的分岔点处复制数据报，向多个网络向多个网络转发一份拷贝。经过多个路转发
27、一份拷贝。经过多个路由器的转发后，则该数据报可以到达所有由器的转发后，则该数据报可以到达所有登记到该组的主机处。这样就大大减少了源端主机的负担和网络资源的浪费。登记到该组的主机处。这样就大大减少了源端主机的负担和网络资源的浪费。3 3、“零零”地址地址 网络号网络号=主机号为零的主机号为零的IPIP地址。地址。从来不分配给任何一个单个的主机从来不分配给任何一个单个的主机主机号为零主机号为零，例如，例如，202.112.7.202.112.7.0 0 就是一个典型的就是一个典型的C C类网络地址，表示该网络本身。类网络地址，表示该网络本身。主机号主机号=网络号为网络号为“0”“0”的的IPIP地
28、址地址,指的是本网络上的某台主机指的是本网络上的某台主机。例如，如果一。例如，如果一台主机台主机(IPIP地址为地址为202.112.7.13)202.112.7.13)接收到一个接收到一个IPIP报文，它的目的地地址中网络号部分为报文，它的目的地地址中网络号部分为“0”“0”，而主机号部分与它自己的地址匹配，而主机号部分与它自己的地址匹配(即，即，IPIP地址为地址为0.0.0.130.0.0.13)，则接收方把该，则接收方把该IPIP地址解释成为本网络的主机地址，并接收该地址解释成为本网络的主机地址，并接收该IPIP数据报。数据报。“0.0.0.0”“0.0.0.0”=代表本主机地址代表本
29、主机地址。网络上任何。网络上任何。网络上任何。网络上任何主机主机主机主机都可以都可以都可以都可以用它来表示自己用它来表示自己用它来表示自己用它来表示自己。4 4、回送地址回送地址 从表从表6-16-1中我们可以看到，原本属于中我们可以看到，原本属于A A类地址范围内的类地址范围内的IPIP地址地址127.0.0.0-127.0.0.0-127.255.255.255127.255.255.255却并没有包含在却并没有包含在A A类地址之内。类地址之内。任何一个以数字任何一个以数字127127开头的开头的IPIP地址地址(127.(127.any.any.any)any.any.any)都叫做回
30、送地址都叫做回送地址(loopbackloopback address).address).它是一个保留地址，最常见的表示形式为它是一个保留地址，最常见的表示形式为127.0.0.1127.0.0.1。在每个主机上对应于在每个主机上对应于IPIP地址地址127.0.0.1127.0.0.1有个接口，称为回送接口有个接口，称为回送接口(loopbackloopback interface)interface)。IPIP协议规定，当任何程序用回送地址作为目的地址时，计算机上的协议协议规定，当任何程序用回送地址作为目的地址时，计算机上的协议软件不会把该数据报向网络上发送，而是把数据直接返回给本主机软
31、件不会把该数据报向网络上发送，而是把数据直接返回给本主机。因此，网络号等。因此，网络号等。因此，网络号等。因此，网络号等于于于于127127127127的数据报文不能出现在任何网络上，的数据报文不能出现在任何网络上，的数据报文不能出现在任何网络上，的数据报文不能出现在任何网络上，主机和路由器不能为该地址广播任何寻径信主机和路由器不能为该地址广播任何寻径信息。息。回送地址的用途是，可以实现对回送地址的用途是，可以实现对本机网络协议的测试本机网络协议的测试或实现或实现本地进程间的通信本地进程间的通信。6.56.5 地址解析协议地址解析协议/反向地址解析协议反向地址解析协议 6.5.1 6.5.1
32、地址解析协议地址解析协议(ARP)ARP)IPIP地址，构成一个虚拟网络。但是，真正通信还是靠物理地址地址，构成一个虚拟网络。但是，真正通信还是靠物理地址(MACMAC地址地址)。从从源源端端到到目目的的地地的的路路径径上上，每每一一步步的的传传输输使使用用的的都都是是MACMAC地地址址，即即都都需需要要完完成成IPIP到到MACMAC地址的映射。地址的映射。从从源源端端到到目目的的网网点点途途中中，在在每每一一个个中中间间站站点点进进行行转转发发报报文文时时，都都使使用用下下一一站站(next next hop)hop)路路由由器器的的MACMAC地地址址；在在当当该该报报文文到到达达最最
33、终终目目的的地地子子网网时时，要要把把它它交交给给目目的的地地主主机机，实实际际上上使使用用的的还还是是目目的的地的物理地址；都需要将地的物理地址；都需要将IPIP地址映射成物理地址。地址映射成物理地址。在在以以太太网网等等具具有有广广播播能能力力的的网网络络上上，TCP/IPTCP/IP协协议议使使用用地地址址解解析析协协议议ARP(ARP(Address Address Resolution Resolution Protocol)Protocol)，来实现来实现IPIP地址到地址到MACMAC地址的动态转换地址的动态转换。图图6-36-3所所示示，当当主主机机A A要要查查询询已已知知I
34、PIP地地址址为为I IB B的的主主机机B B其其MACMAC地地址址M MB B是是什什么么时时，它它首首先先广广播播一一个个特特殊的报文殊的报文(ARPARP请求报文请求报文FF)FF)，要求要求IPIP地址为地址为I IB B的主机返回自己的物理地址的主机返回自己的物理地址M MB B。包包括括B B在在内内的的所所有有主主机机都都接接收收到到这这个个查查询询请请求求，但但只只有有主主机机B B识识别别出出它它的的IPIP地地址址并并发发出出一一个个含含有有它自己它自己MACMAC地址的应答地址的应答。当当A A收到应答后，就可以用该收到应答后，就可以用该MACMAC地址把数据报文封装
35、后直接发送给主机地址把数据报文封装后直接发送给主机B B。ARP 消息格式硬件地址类型协议地址类型硬件地址长度协议地址长度操作符发送方硬件地址（前4个字节）发送方硬件地址（后2）发送方协议地址（前2）发送方协议地址（后2）接收方硬件地址（前2）接收方硬件地址（后4）接收方协议地址 每台主机都要维护一个每台主机都要维护一个IPIP地址到地址到MACMAC的转换表，称为的转换表，称为ARPARP表。其中表。其中存放着最近用到的一系列跟它通信的同一子网的计算机的存放着最近用到的一系列跟它通信的同一子网的计算机的IPIP地址和地址和MACMAC地址的映射。在主机初始启动时，地址的映射。在主机初始启动时
36、，ARPARP表为空。表为空。ARPARP表的内容是定期更新的，如果一条表的内容是定期更新的，如果一条ARPARP项很久没有使用了，则项很久没有使用了，则它将被从它将被从ARPARP表中删除掉。这祥可以节省内存空间和表中删除掉。这祥可以节省内存空间和ARPARP表的检索时间。表的检索时间。ARPARP不是不是IPIP协议的一部分，因此协议的一部分，因此ARPARP数据报不包括数据报不包括IPIP头，而是直接头，而是直接放在以太网帧的数据部分进行发送。并且，在以太网中定义了一种新放在以太网帧的数据部分进行发送。并且，在以太网中定义了一种新的类型来标志的类型来标志ARPARP数据报。数据报。目的地
37、址目的地址 源地址源地址 帧类型帧类型 帧中数据帧中数据 806完整ARP消息6.5.2 6.5.2 反向地址解析协议反向地址解析协议(RARP)RARP)反向地址解析协议反向地址解析协议RARPRARP(Reversed Address Resolution(Reversed Address Resolution Protocol)Protocol)，顾名思义它可以顾名思义它可以实现实现MACMAC地址到地址到IPIP地址的转换。地址的转换。无盘工作站在启动时，只知道自己的网络接口的无盘工作站在启动时，只知道自己的网络接口的MACMAC地址，不知地址，不知道自己的道自己的IPIP地址。它首先
38、要使用地址。它首先要使用RARPRARP协议得到自己的协议得到自己的IPIP地址后，才能地址后，才能和其他服务器通信。和其他服务器通信。在一台无盘工作站启动时，工作站首先以广播方式发出在一台无盘工作站启动时，工作站首先以广播方式发出RARPRARP请请求。同一网络上的求。同一网络上的RARPRARP服务器就会根据服务器就会根据RARPRARP请求中的请求中的MACMAC地址为该工地址为该工作站分配个作站分配个IPIP地址，生成一个地址，生成一个RARPRARP响应包发送回去。响应包发送回去。RARPRARP报文和报文和ARPARP报文的格式几乎完全一样。唯一的差别在报文的格式几乎完全一样。唯一
39、的差别在于于RARPRARP请求包中是由发送者填充好的源端请求包中是由发送者填充好的源端MACMAC地址，而源端地址，而源端IPIP地址域为空地址域为空(需要查询需要查询)。在同一个子网上的。在同一个子网上的RARPRARP服务器接收到服务器接收到请求后，填入相应的请求后，填入相应的IPIP地址，然后发送回给源工作站。地址，然后发送回给源工作站。6.66.6 网间互连协议网间互连协议IPIP IP IP是网络互连协议是网络互连协议(Internet Protocol)Internet Protocol)的简称。的简称。IPIP协议具有良好的适应性，因此协议具有良好的适应性，因此 IPIP协议得
40、到广泛使用，成为支撑协议得到广泛使用，成为支撑InternetInternet的基础。的基础。IPIP协协议议提提供供的的是是一一种种无无连连接接的的、不不可可靠靠的的、尽尽力力发发送送的的服服务务，把把数数据据从从源源端端发发送送到到目目的的端端。IPIP数数据据报报在在经经过过网网络络传传输输时时，有有可可能能因因为为网网络络拥拥塞塞、链链路路故故障障等等原原因因而而造造成成丢丢失失或或出出错错。对对此此，IPIP协协议议仅仅具具有有有有限限的的错错误误报报告告功功能能，它它调调用用ICMPICMP协协议议来来实实现现差差错错报报告告。数据报内容的差错捡测和恢复则交给高层数据报内容的差错捡
41、测和恢复则交给高层(传输层协议传输层协议-TCP)TCP)去完成去完成。IPIP协协议议的的内内容容包包括括：基基本本传传输输单单元元的的格格式式，也也就就是是IPIP报报文文的的类类型型与与定定义义、IPIP报报文文的的地址以及分配方法、地址以及分配方法、IPIP报文的路由转发以及报文的路由转发以及IPIP报文的分段与重组。报文的分段与重组。6.6.1 6.6.1 I IP P数据报的格式数据报的格式 IPIP数据报数据报(packet)packet)是是IPIP协议的基本处理单元，它由两部分组成：协议的基本处理单元，它由两部分组成：报文头和数据部分。报文头和数据部分。报文头和数据部分。报文
42、头和数据部分。图图6-56-5给出了给出了IPIP数据报的格式。数据报的格式。IPIP数据报的报文头包含一些必要的控制信息，它本身有数据报的报文头包含一些必要的控制信息，它本身有2020个字节个字节的固定部分和变长的可选项的固定部分和变长的可选项(option)option)部分构成。部分构成。版本号版本号(Version)Version)：IPIP协议的版本号，它占用协议的版本号，它占用4 4位。位。长度字段：头长度长度字段：头长度(Header Length)Header Length)和总长度和总长度(Total LengthTotal Length)。头长度字段占用头长度字段占用头长度
43、字段占用头长度字段占用4 4 4 4位位位位，表示报文，表示报文头的长度。它的数值是以头的长度。它的数值是以4 4字节为单位表示长度，即字节为单位表示长度，即IPIP报文头中真正的字节数应该等于头长度值乘以报文头中真正的字节数应该等于头长度值乘以4 4。IPIP报文头又分为固定部分和选项报文头又分为固定部分和选项(option)option)部分，固定部分正好是部分，固定部分正好是2020个字节，而选项部分为变长，个字节，而选项部分为变长，因此需要有用一个字段来给出因此需要有用一个字段来给出IPIP报文头的长度。而且若选项部分长度不为报文头的长度。而且若选项部分长度不为4 4的倍数，则还应根据
44、需要的倍数，则还应根据需要填充填充(padding)1padding)1到到3 3个字节以凑成个字节以凑成4 4的倍数。的倍数。总长度字段总长度字段总长度字段总长度字段表示整个表示整个IPIP报文的长度报文的长度(即包括报文头又包括即包括报文头又包括数据部分数据部分)，它以字节为单位。总长度字段占用，它以字节为单位。总长度字段占用1616位，所以位，所以IPIP数据报最长可达数据报最长可达6464K K字节。字节。服务类型服务类型(Type of Service)Type of Service)和优先级和优先级：IPIP报文头中的服务类型字段规定了对于本数据报的处理报文头中的服务类型字段规定了
45、对于本数据报的处理方式。该字段总共为方式。该字段总共为1 1个字节，被分为个字节，被分为5 5个子域。其结构如下图个子域。其结构如下图6-66-6：其中优先权其中优先权(共共3 3比特比特)指示本报文的重要程度指示本报文的重要程度，其取值范围为，其取值范围为0 0到到7 7。用用0 0表示一般优先级，而表示一般优先级，而7 7表表示网络控制优先级，示网络控制优先级，即值越大，表示优先级越高即值越大，表示优先级越高。它提供了一种区分不同。它提供了一种区分不同IPIP数据报的手段，例如，数据报的手段，例如，让重要的网络控制信息比一般让重要的网络控制信息比一般IPIP数据报具有更高的优先级。数据报具
46、有更高的优先级。D D，T T，R R三位表示本数据报所希望的传输类型。三位表示本数据报所希望的传输类型。D D是延迟是延迟(delay)delay)的缩写，的缩写，T T是吞吐率是吞吐率(throughput)throughput)的缩写，而的缩写，而R R表示可靠性表示可靠性(reliability)reliability)。若上述三个标志位被置为若上述三个标志位被置为1 1，分别表示要求低，分别表示要求低延迟、高吞吐率或高可靠性等。例如，当前的会话为文件传输，如果这三个比特位的设置为延迟、高吞吐率或高可靠性等。例如，当前的会话为文件传输，如果这三个比特位的设置为001001，则，则表示在
47、传输过程中需要高可靠性，而对延迟或吞吐率不做要求。表示在传输过程中需要高可靠性，而对延迟或吞吐率不做要求。当然，互连网并不能保证一定满足上述传输要求，而是把这种当然，互连网并不能保证一定满足上述传输要求，而是把这种要求作为路由选择时的一个提示要求作为路由选择时的一个提示，途经的路由器可以把它们当作选径时的参考。途经的路由器可以把它们当作选径时的参考。假如路由器知道去往目的地网络有多条路径，则路由假如路由器知道去往目的地网络有多条路径，则路由器可以根据这三个标志位的设置情况来选择一条最合适的路由。器可以根据这三个标志位的设置情况来选择一条最合适的路由。这三个标志位中只能有一个被设置为这三个标志位
48、中只能有一个被设置为这三个标志位中只能有一个被设置为这三个标志位中只能有一个被设置为1(1(1(1(表明最关心那方面的性能表明最关心那方面的性能表明最关心那方面的性能表明最关心那方面的性能)，否则路由器将无法正确地进否则路由器将无法正确地进行处理。行处理。数据报的分段和重组：数据报的分段和重组：IPIP数据报要放在物理帧中再进行传输，这一过程叫做封装数据报要放在物理帧中再进行传输，这一过程叫做封装(encapsulation)encapsulation)。一般来说在传输的过程中要跨越若干个不同的物理网络，所容许的最大帧长度一般来说在传输的过程中要跨越若干个不同的物理网络，所容许的最大帧长度不同
49、。不同。IPIP协议需要一种分段机制，把一个大的协议需要一种分段机制，把一个大的IPIP报文，分成若干个小的分段进行传输，最后到达目报文，分成若干个小的分段进行传输，最后到达目的地处再重新组合还原成原来的样子。的地处再重新组合还原成原来的样子。分段分段(fragment)fragment)：可以在任何必要的中间路由器上进行，而重组仅在目的主机处进行可以在任何必要的中间路由器上进行，而重组仅在目的主机处进行。在。在IPIP包头中，共有三个字段用来实现对数据报的分段和重组：标识符包头中，共有三个字段用来实现对数据报的分段和重组：标识符(identification)identification)、
50、标志域标志域(flag)flag)和分段偏移值和分段偏移值(fragment offset)fragment offset)。标识符：标识符：是一个无符号整型值，它是是一个无符号整型值，它是IPIP协议赋予协议赋予报文的标识报文的标识，属于，属于同一个报文的分段具有相同一个报文的分段具有相同的标识符同的标识符。标识符的分配绝不能重复，标识符的分配绝不能重复，IPIP协议每发送一个协议每发送一个IPIP报文，则要把该标识符的值加报文，则要把该标识符的值加1 1，作，作为下个报文的标识符。为下个报文的标识符。报文标志域报文标志域：为三个比特，但只有低两位比特有效。每个比特的意义如下：为三个比特，但