第6章1 IP路由
计算机网络与通信第6章习题
第6章：网络层1. 假设在以太网上运行IP协议，源主机A要和IP地址为的主机B通信，请问A如何得到主机B的MAC地址（说明采用的协议以及查找过程）解答：主机A采用地址解析协议ARP获得主机B的MAC地址，具体过程如下：(1)主机A首先很据主机B的IP地址,在自己的ARP高速缓存表查找与之对应的MAC地址。
如果可以找到，不再进行地址解析；否则，则以广播方式发送一个ARP请求分组，该请求分组中包含主机A的IP地址、MAC地址以及主机B的主机地址。
(2)主机B在接收到ARP请求分组时，将完成地址解析，并发送ARP应答分组，该分组包含了主机B的MAC地址。
(3)主机A收到来自主机B的ARP应答分组时，将提取主机B的IP地址和MAC地址加入到ARP高速缓存表中，然后将具有完整的源IP地址、目的IP地址、目的MAC地址和数据作为一个发送分组，传送给数据链路层并封装成帧。
2. 考虑如图所示的采用基于距离矢量的路由选择算法的子网。
假设路由器C刚启动，并测得到达它的邻接路由器B、D、E的时延分别等于6、3、5。
此后，路由器C依次收到下列矢量：来自D的（16，12，6，0，9，10）、来自E的（7，6，3，9，0，4）以及来自B的（5，0，8，12，6，2）。
上面的矢量表示的是发送该矢量的结点分别与结点A、B、C、D、E、F的延时。
则路由器C 在收到3个矢量之后的新路由表是什么解答：已知路由器C测得到达自己的邻接路由器B、D和E的时延分别等于6、3和5。
在收到来自D的矢量（16、12、6、0、9、10）后，路由器C的路由表如表1所示。
表1自E的矢量（7，6，3，9，0，4）后，路由器C的路由表如表2所示。
表2在收到来自B的矢量（5，0，8，12，6，2）后，路由器C的路由表如表3 所示。
表33. 一个有50个路由器的网络，采用基于矢量距离算法的路由选择算法，路由表的每个表项长度为6字节，每个路由器都有3个邻接路由器，每秒与每个邻接路由器交换1次路由表。
第六章-网络编址IPv4文辑
十进制到二级制转换
0
0
0
0
1
1
0
1
二进制数制系统 在二进制数制系统中，基是 2。因此，每个位置代表 2 的幂， 幂次逐位增加。在 8 位二进制数中，各个位置分别代表以下数量：
课程目录
6.1 IPv4地址 6.2 不同用途的地址 6.3 分配地址 6.4 它在我的网络中吗？ 6.5 计算地址 6.6 测试网络层
子网划分
三级层次的IP地址是：网络号. 子网号. 主机号；
第一级网络号定义了网点的位置； 第二级子网号定义了物理子网； 第三级主机号定义了主机和路由器到物理网络的连接
；
三级层次的IP地址，一个IP分组的路由选择的过 程为三步：
第一步转发给网点， 第二步转发给物理子网，
第三步转发给主机。
子网划分的作用
划分子网是为了更有效地利用网络资源，减少网络广
播，避免网络阻塞。子网划分的实质就是同一网段进 行更细的分割。
子网
223.1.1.1 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3
IP 地址: 子络部分 (高位 bits) 主机部分 (低位 bits)
0 7位网络号 10 14位网络号 110
21位网络号
24位主机号 16位主机号
8位主机号
A类1~127 B类128~191 C类192~223 D类224~239
类别 A B C
网络号 8 16 24
主机号 24 16 8
传统IP编址27-2＝126个A类地址块。 每个A类网有224-2（约1700万）个主机地址。 这样的网络很少。 地址范围 1.0.0.1 ～ 126.255.255.254（注意，去除所有 的全“0”，全“1”的主机号）。
第6章 IPV6的QoS
Ipv6 QoS试验：集中在差分服务上。 “Report on ipv6 QoS Tests”描述这一试验 6net骨干网的Qos试验表表明：该IPv6 QoS模型能 够作为生产性业务的基础，试验表明该机制能够有 效运行。 现实世界中的大量试验表明：基于DiffServ的QoS 的实现机制能够为企业和服务提供商提供足够的可 扩展的QoS功能特性。
路由扩展报头：通过指示一系列需要使用的节点来请求指定路由。 逐跳选项报头：可以将路由器警告信息传输到 QoS敏感型流量承载路径上的每一个路
由器。
6LSA:IPv6 Label Switch Architecture.是一种新的流标签字段使用建 议。提出新的流标签使用方法。
使用QoS
第6章 QoS
QOS
QoS基础 Ipv6协议中QOS 使用QOS
QOS基础
QOS的任务就是要为不同的数据流提供不同的优先级并保证相应的服务 质量（如带宽和时延等） 目前与两类qos架构：IntServ和DiffServ.ห้องสมุดไป่ตู้两类服务都是用流量策略 流量策略可以基于特定的规则来传送数据。 IntServ:该模型预先假设路由器存储了所有流信息，通过分析数据流是 否属于特定流，并转发。RSVP是IntServ体系架构的一部分。扩展能力 有限，使用复杂。(为不同流提供不同带宽的能力) DiffServ:用来提供颗粒度更粗的差异化服务。DiffServ模型定义DS字段 （差分服务）。有IPV4的TOS字段和IPV6的Traffic Class字段（流量类 型）来实现。DiffServ利用DS字段来确定数据包qos转发需求。 概论（DiffServ）：PHB、DSCP、DS域、DS区、数据包分类器（ packet Classifier）、（BA行为聚合\MF多字段）分类器
计算机网络基础 第6章 常用网络命令
① 知名端口的范围为0～1023。
② 注册端口的范围为1024～49151。
③ 动态和/或私有端口的范围为49152～65535。
管理好端口号对于保证网络安全有着非常重要 的意义，黑客往往通过探测目的主机开启的端 口号进行攻击。所以，对那些没有用到的端口 号，最好将它们关闭。
6.2 ARP和RARP协议
(3) 参数出错报告
路由器或目的主机在处理收到的数据包时，如果发现 包头参数中存在无法继续完成处理任务的错误，则将 该丢弃该数据包，并向源主机发送参数出错报告，指 出可能出现错误的参数位置。
6.3.2 ICMP控制报文
ICMP控制报文包括拥塞控制和路由控制两部分。
(1) 拥塞控制与源抑制报文
[Adapter]] [/flushdns] [/displaydns] [/registerdns] [/showclassid Adapter] [/setclassid Adapter [ClassID]]
位，最小为8。 (3) 校验和：计算对象包括伪协议头、UDP报头和数据。校验和为可
选字段，如果该字段设置为0，则表示发送者没有为该UDP数据报 提供校验和。
6.1.6 TCP/UDP 端口
端口号被设计用来区分运行在单个设备上的 多个应用程序。
由于在同一台机器上可能会运行多个网络应 用程序，所以计算机需要确保目的计算机上 接收源主机数据包的软件应用程序的正确性， 以及响应能被发送到源主机的正确应用程序 上。该过程正是通过使用TCP或UDP端口号来 实现的。
(5) 保留：占6位，为将来的应用而保留，目前置为“0”。 (6) 标识：占6位，有6个标识位(以下是设置为1时的意义)。
① 紧急位(URG)：紧急指针有效。 ② 确认位(ACK)：确认号有效。 ③ 急迫位(PSH)：接收方收到数据后，立即送往应用程序。 ④ 复位位(RST)：复位由于主机崩溃或其他原因而出现的错误 的连接。 ⑤ 同步位(SYN)：SYN=1，ACK=0表示连接请求消息（第一次握 手）；SYN=1，ACK=1表示同意建立连接消息（第二次握手）； SYN=0，ACK=1表示收到同意建立连接消息（第三次握手）。 ⑥ 终止位(FIN)：表示数据已发送完毕，要求释放连接。
计算机网络题目第六章(计算机网络第三版-吴功宜-编著)
一.术语辨析从给出的26个定义中挑出20个，并将标识定义的字母填在对应术语的空格位置。
1．W ARP 2. D 分组总长度3．L 专用地址 4. F 严格源路由5．M CIDR 6. V MPLS7．N 间接交付 8. I 直接广播地址9．X 移动IP 10. C 分组头长度11．Z 扩展报头 12. G 松散源路由13．T ICMP 14. K 特定主机地址15．E TTL字段 16. Q 路由汇聚17．U RSVP 18. P 路由选择协议19．J 受限广播地址 20. S 第三层交换路由器A．IPv4分组头中表示网络层IP版本号的字段。
B．IPv4分组头中表示高层洗衣类型的字段。
C．IPv4分组头中4位的长度字段。
D．IPv4分组头中16位的长度字段。
E．IPv4分组头中用来表示转发分组最多路由器跳数的字段。
F．规定分组经过的路径上每个路由器及顺序的路由。
G．规定分组一定要经过的路由器，但不是一定完整的传输路径的路由。
H．标识一台主机、路由器与网络接口的地址。
I．可以将分组以广播方式发送给特定网络所有主机的地址。
J．路由器不向外转发，而将该分组在网络内部以广播方式发送给全部主机的地址。
K．路由器接到分组不向外转发该分组，而是直接交付给本网络中指定主机的地址。
L．只能够用于内部网络，而不能够在Internet进行路由的地址。
M．将IP地址按可变大小的地址块来分配的方法。
N．目的主机与源主机不在同一网络的分组转发方法。
O．路由器中用来产生路由表的算法。
P．用于实现路由表中路由信息动态更新的方法。
Q．用来减少路由表中路由项数量的方法。
R．有权自主决定内部所采用的路由选择洗衣的单元。
S．按第三层路由技术与第二层硬件交换技术相结合方法设计的网络互联设备。
T．具有差错与查询、重置功能的网络层协议。
U．源主机和目的主机之间在会话之前建立一个连接，预留需要的资源的协议。
V．用标记分配协议实现标记交换的技术。
电信传输技术第六章概要
图6-4 长途两级网的网路结构
今后，中国的电话网将近一步形成 由一级长途网和本地网所组成的二级 网络，实现长途无级网。这样，中国 的电话网将由3个层面（长途电话网平 面、本地电话网平面和用户接入网平 面）组成
（2）本地网 ①本地网的类型 类型有两种：一种是特大和大城市 本地网,另一种是中等城市本地网 ②本地网的交换中心及职能 它的职能是负责疏通本局用户的去 话和来话话务
目前我国电话长途网已由四级向两 级转变。省级（包括直辖市）交换中 心构成长途两级网的高平面网(省际平 面)，地（市）级交换中心构成长途网 的低平面网(省内平面)，然后逐步向 无级网和动态无级网过渡。 长途两级网将国内长途交换中心分 为两个等级，省级（包括直辖市）交 换中心以DC1表示；地（市）级交换中 心以DC2表示
6.1.5电话网的性能要求 电话通信是目前用户最基本的业务 需求，对电话通信网的三项要求是： 接续质量、传输质量和稳定质量。
6.1.6电话网的演进 1.PSTN与ADSL 公用电话网（PSTN,Public Switched Telephone Network）是电 信传输网络中的基础网，传输区域覆 盖全国，利用电话网进行远程信息传 输是投资少、见效快、实现大范围数 字传输最便捷的方法
（4）其他选路方法介绍
由于程控交换机的使用，网络结构 将由静态分级汇接网向动态无级网发 展。在分级汇接中，路由选择原则是 先选直达路由，次选迂回路由，最后 选择汇接路由。而在无级网络中，采 用动态无级选路方式（DNHR, Dynamic Non—Hierarchical Routing），利用 话务量忙时分布的不一致性，根据交 换点位置及业务忙闲，可随时间选择 不同路由（这部分任务由网络管理系 统完成）。
四、计算机网络的拓扑结构 网络中各台计算机连接的形式和方 法称为网络的拓扑结构。其主要有总 线型、星型、环型、树型和网状拓扑 结构。对于点到点信道的基本拓扑结 构类型有星型、环型、树型和网状结 构。对于广播信道的基本拓扑结构类 型有总线型、环型和树型结构。
第6章 IP协议和IP选路协议
15
构成子网
子网
将一个IP类网划分为几个较小的子网 多个物理网共享同一个IP类网前缀
方法
两级层次结构三级层次结构
Netid
Subnet id
Hostid Hostid
物理网络
物理网络
16
子网
网络 141.14.0.0
17
掩码运算
子网
更适合于物理网络的实际大小
不能再用首字节判定网络大小 字节边界没有意义，仅用在点分十进制运算中
25
6.1 IP协议 另外，网络把每个数据包都看作是单个的实体，自身不用负责跟踪 所有的连接，这样网络设备可以专注于传输数据包。 这个特性，使得整个网络性能能够提高到硬件允许的水平，而对内 存和CPU的要求却尽可能的低。 面向连接 无连接
通信过程
路由选择 传输路径
建立连接—交付分组—终 交付分组 止连接 仅在建立连接时选路 每个分组独立选路
本网络上的特定主机 环回地址
全0 127
特定的 任意
目的地址 目的地址
特定的——不是全0或全1
6
网络地址
Netid Hostid
特定的
全0
7
直接广播地址
Netid Hostid
特定的
全1
可以作为数据的接受者， 但不能作为发送者 目的IP地址： 216.45.7.255 数据包如何发送？
8
受限广播地址
172
.
6
.
122
.
204
3
IP地址分类
1 7 24 bits
Class A
0
1
Netid
1 14
Hostid
net=27
IPv6 演进技术要求 IPv6 段路由(SRv6)策略(Policy)-最新国标
IPv6演进技术要求第6部分：IPv6段路由(SRv6)策略(Policy)1范围本文件规定了SRv6策略技术要求，包括SRv6 Policy概述、SRv6 Policy模型及关键要素、SRv6 Policy引流机制，以及SRv6 Policy的保护技术要求。
本文件适用于支持基于SRv6策略技术的网络设备的开发、设计和测试等。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
2019-1194T-YD IPv6演进技术要求第4部分：基于IPv6段路由(SRv6)的网络编程3术语和定义下述术语和定义适用于本文件。
3.1分段路由 segment routing参见《IPv6演进技术要求第1部分：参考架构》。
3.2基于IPv6数据平面的分段路由 segment routing over IPv6 dataplane参见《IPv6演进技术要求第1部分：参考架构》。
3.3分段标识符 segment identifier分段路由域中的具体分段，简称为SID。
在SRv6中，SID由Locator、Function和Argument三部分组成，编码为IPv6地址形式。
SID列表表示为<S1，S2，S3>，用于指示报文转发路径。
3.4与拓扑无关的无环路备份 topology independent loop free alternate一种应用于分段路由网络中的快速重路由技术，简称TI-LFA。
TI-LFA相对于传统IP FRR技术，可在IGP网络中提供与拓扑无关的故障保护能力，同时提供的保护路径和IGP收敛后的路径一致，减少业务中断。
4缩略语下列缩略语适用于本文件。
ASN：自治系统编号（Autonomous System Number）BGP：边界网关协议（Border Gateway Protocol）BSID：绑定段标识符（Binding Segment Identifier）CSPF：约束最短路径优先（Constrained Shortest Path First）DSCP：差分服务代码点（Differentiated Services Code Point）EAG：扩展的管理组（Extended Administrative Group）EBGP：外部网关协议（External Border Gateway Protocol）EPE：出口对等体工程（Egress Peer Engineering）FRR：快速重路由（Fast ReRoute）IBGP：内部边界网关协议（Internal Border Gateway Protocol）IGP：内部网关协议（Interior Gateway Protocol）MSD：最大SID栈深度（Maximum SID Depth）PCE：路径计算元素（Path Computation Element）PCEP：路径计算元素通信协议（Path Computation Element (PCE) Communication Protocol）PW：伪线（Pseudowire）SID：段标识符（Segment Identifier）SR：分段路由技术（Segment Routing）SR DB：段路由数据库（Segment Routing Database）SR GB：段路由全局块（Segment Routing Global Block）SR LB：段路由本地块（Segment Routing Local Block）SRv6：基于IPv6的分段路由（Segment Routing over IPv6）TI-LFA：拓扑无关的无环备份路径（Topology Independent Loop Free Alternate）5SRv6 Policy概述SRv6 Policy是通过在头端压入Segment列表来实现流量工程。
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H2 的网络地址 H1 的网络地址，因此 H1 必须把分组 传送到路由器 R1，然后逐项查找路由表 R1 的路由表（未给出默认路由器）
128.30.33.13 H1 子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 128.30.33.130
3
6.1 路由表的构成与查找
一.路由器如何转发数据包？
10.120.2.0 172.16.1.0
• 路由器转发数据包的关键是路由表。 • 每个路由器中都保存着一张路由表，表中每条路 由项都指明数据包要到某子网或某主机应通过路 由器的哪个物理端口发送，然后就可到达该路径 的下一个路由器，或者不再经过别的路由器而传 送到直接相连的网络中的目的主机。
12
12
最长前缀匹配举例
收到的分组的目的地址 D = 206.0.71.132 路由表中的项目：206.0.68.0/22 （ISP） 206.0.71.128/25 （四系）
查找路由表中的第 1 个项目 第 1 个项目 206.0.68.0/22 的掩码 M 有 22 个连续的 1。 M = 11111111 11111111 11111100 00000000 因此只需把 D 的第 3 个字节转换成二进制。 M = 11111111 11111111 11111100 00000000 AND D= 206. 0. 01000100. 0 206. 与 206.0.68.0/22 匹配
20
6.2 路由的基础知识
一、路由器建立路由的途径
• 直连网络：路由器自动添加与自己直接连接的网 络的路由；
•
•
静态路由：管理员手动输入到路由器的路由；
动态路由：由动态路由协议自动建立的路由。
21
二.静态路由和动态路由
•静态路由
由网络管理员在路由器上 手工添加路由信息以实现 路由目的
•动态路由
根据网络结构或流量的变 化，路由协议会自动调整 路由信息以实现路由
s0 r2
192.168.2.1/24 e0
s1
s1
r3
192.168.3.1/24 e0
sw1
sw2
sw3
pc1
192.168.1.2/24
pc2
pc3
pc4
pc5
pc6
192.168.2.2/24 192.168.3.2/24 192.168.1.3/24 192.168.2.3/24 192.168.3.3/24
H2
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2 H3
128.30.33.138
128.30.36.12
子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0
19
19
路由器 R1 再用路由表中第 2 个项目的 子网掩码和 128.30.33.138 逐比特 AND 操作
7
7
2.网络前缀路由:把目的主机所在的网络地址 作为路由表的目的地址的路由表记录
202.197.10.0/24 直接传送 a
可以减少路由表内容,简化查询过程
8
8
3.默认路由:前缀长度为0的路由表记录，可 以匹配任何目的IP地址。
0.0.0.0/0 202.197.11.2 c
一般用于不符合路由表中其他目的地址的 数据报所采用的路由,减少路由表的占用空 间,加快处理速度
路由表中只记录下一站地址，并不记录完整的路径！
5
路由表中的记录类型:
根据目的地址不同进行分类 1.特定主机路由 2.网络前缀路由 目的地址/前缀长度 3.默认路由
202.197.10.0/24
202.197.11.0/24 202.197.12.0/24 202.197.10.2/32 0.0.0.0/0
14
0.
71.
10000000
最长前缀匹配
D AND (11111111 11111111 11111100 00000000)
= 206.0.68.0/22 = 206.0.71.128/25 匹配 匹配
D AND (11111111 11111111 11111111 10000000)
• 选择两个匹配的地址中更具体的一个，即选 择最长前缀的地址。
• 优点： 1.路由器CPU、内存没有管理性开销 2.在路由器间没有带宽占用 3.增加安全性，可有选择的允许路由只访问特定网络 4.简单易于配臵 • 缺点： 1.管理员必须真正了解网络，配臵易出错 2.对于新添网络配臵繁琐 3.对于大型网络工作量巨大
1
子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128
一致!
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2 H2
128.30.33.138
255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128 子网 3：网络地址 128.30.36.0 匹配 ! H3 128.30.36.12 子网掩码 255.255.255.0 20 这表明子网 2 就是收到的分组所要寻找的目的网络
11
11
IP目的地址：202.197.10.2; 202.197.11.7; 202.197.13.7
最长前缀匹配规则
• 在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。 • 应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路 由----最长前缀匹配规则 • 因为网络前缀越长，其地址块就越小，因而路 由就越具体 。
4
二、路由表的构成与查找
IP路由表中每一条记录是一条路由； 一条路由记录至少包括四部分：
目的IP地址/前缀长度 下一跳地址 输出接口
目的地址/前缀长度 202.197.10.0/24 202.197.11.0/24 202.197.12.0/24 202.197.10.2/32 0.0.0.0/0 下一跳地址 直接传送 直接传送 202.197.11.3 直接传送 202.197.11.2 接口 f0/0 S0/1 f0/2 f0/3 S0/2
22
6.3静态路由
Stub Network
172.16.1.0 SO
Network
A 172.16.2.2 172.16.2.1
B B
静态路由：在路由器上手工添加路由信息以实现路 由目的 一个小型网络而且没有或只有较小的扩充计划时， 适合设臵静态路由； 在大型网络中动态路由和静态路由共同使用
23
静态路由优缺点
R1 收到的分组的目的 IP 地址：128.30.33.138
128.30.33.13 H1 子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 128.30.33.130
R1 的路由表（未给出默认路由器）
目的网络地址 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 下一跳 接口 0 接口 1 R2
1
子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128
H2
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2 H3
128.30.33.138
128.30.36.12
子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0
17
17
主机 H1 要发送分组给 H2
下一跳地址 直接传送 直接传送 202.197.11.3 直接传送 202.197.11.2
接口 a c c a c
6
6
1.特定主机路由: 目的地址是某一特定主机的IP地 址,即前缀长度为32的路由表记录
202.197.10.2/32 直接传送 a
需要对每个可能的目的主机建一条记录,一般用 于网络排错或测试等;
要发送的分组的目的 IP 地址：128.30.33.138
R1 的路由表（未给出默认路由器）
128.30.33.13 H1 子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 128.30.33.130
目的网络地址 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 下一跳 接口 0 接口 1 R2
9
9
路由匹配规则
• 如何命中一条记录？----路由匹配计算
路由器将需要转发的IP分组的目的地址读出， 将该目的地址与路由表的每一条记录的目的地址 从左至右进行逐位的比对，若相同的比特位数大 于等于前缀长度，则该条记录的目的地址和将转 发的分组目的地址匹配。 即IP分组目的地址与前缀长度对应的网络掩 码进行与运算,如果得到的结果和该记录的地址一 致,则匹配该记录 若有多条路由表项匹配，选择匹配的前缀长 度最长的表项。
15
15
主机的具体路由匹配规则
发送一个IP数据报,目的地址是X：
1.如果是给自己的，则直接接收； 2.如不是,查路由表： 若能直接交付,则直接发送; 若不能直接交付,将数据报发送给默认路由器
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【例4-4】已知互联网和路由器 R1 中的路由表。主机 H1 向 H2 发送分组。试讨论 R1 收到 H1 向 H2 发送的分组后查找路由表的过程。
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0.
01000100.
0
最长前缀匹配举例
收到的分组的目的地址 D = 206.0.71.132 路由表中的项目：206.0.68.0/22 （ISP） 206.0.71.128/25 （四系）