直接间接交付

TCP/IP协议第五讲IP分组交互和路由选择 本讲内容直接交付和间接交付路由选择的方法静态路由和动态路由选择路由选择模块和路由表的设计路由合并7/19/20212TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 引言互联网结构信息：IP分组节点：路由器信道：物理网络选择路径传送IP分组202.115.1.32/27202.115.1.33202.115.1.34202.115.1.35202.115.1.33202.115.1.64/27202.115.1.65202.115.1.66202.115.1.67202.115.1.97202.115.1.96/27202.115.1.98202.115.1.99路由器网络3网络2网络1主机A主机BFE0FE1FE2202.115.1.32/27FE0202.115.1.64/27FE1202.115.1.96/27FE2目标网号出口路由表7/19/20213TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 IP分组交付和路由选择Delivery（交付，递交）对分组的物理转发直接交付和间接交付Routing（路由选择，选路）为分组寻找路径静态路由和动态路由Routingprotocol:寻找到达目的的最佳路径Route1Route2SourceDestinationRoute，路由路径Routing，路由路由选择选路7/19/20214TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 5.1直接交付和间接交付直接交付分组目的与分组的发送接口在同一IP网络中间接交付分组目的与分组的发送接口在不同IP网络中Net1Net2源目的1目的2DirectDeliveryIndirectDelivery7/19/20215TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 交付过程交付方式判断分组目的IP与其发送接口是否在同一IP网络中判断方法：目的IP&发送口掩码=发送口IP&发送口掩码？相等：直接交付不等：间接交付交付操作1.地址映射：IP地址物理地址直接交付：目的IP地址物理地址间接交付：下一跳IP地址物理地址2.封装成数据链路帧发送ARP7/19/20216TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 Net1Net2Net3IPAIP11IP12IP21IP22IPB下一跳IP地址源IP=IPA，目的IP=IPB第1次交付：第2次交付：第3次交付：间接交付，下一跳IP=IP11间接交付，下一跳IP=IP21直接交付，目的IP=IPB主机A的默认网关7/19/20217TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 主机的间接交付设置Windows使用TCP/IP与网外通信时使用的间接交付地址，一般设置为可与外网进行通信的路由器。命令：ipconfig7/19/20218TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 讨论一次交付过程0或多个间接交付+1个直接交付（最后的交付）分组:（源IP地址，目的IP地址）保持不变帧:（源物理地址，目的物理地址）逐跳改变Net1Net2Net3AB11122122（IPA,IPB）（PhA,Ph11）（IPA,IPB）（Ph12,Ph21）（IPA,IPB）（Ph22,PhB）7/19/20219TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 思考下图所示的以太网中，哪几对主机间能进行IP通信？哪几对不能进行IP通信？为什么？分析IP网内：直接交付目的IP地址IP网间：间接交付下一跳IP地址（路由器）能通信：12，34不能通信：IP网间，没有路由器10.1.1.1/2510.1.1.2/2510.1.1.131/2410.1.1.132/2412347/19/202110TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 5.2路由选择的方法基本思想不是收到IP分组后才为其选路，而是预先获得到所有目的的路由（RoutingProtocol）IP报文按预定的路由转发（RoutedProtocol）预定路由：路由表（routetable）转发表（forwardingtable）主机和路由器都用路由表实现报文的发送、转发7/19/202111TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 路由表思想使用尽可能少的信息实现选路信息可能的目的如何到达目的节约路由表的存储空间，提高查表效率简化路由表，每个路由器独立选路目的网络，而非目的主机下一跳路由，而非全部路径7/19/202112TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 路由表举例目的网络下一跳IP地址发送接口IP地址maskI1Mask1直接投递I11I2Mask2I12I11I3Mask3I12I11I4Mask4I12I11目的网络下一跳IP地址发送接口IP地址maskI1Mask1I21I22I2Mask2直接投递I22I3Mask3直接投递I31I4Mask4I21I22I11I12I21I22I42I31I32Net1I1，Mask1Net2I2，Mask2Net4I4，Mask4Net3I3，Mask37/19/202113TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 讨论路由表的大小只与网络的个数有关，与每个网络的大小（包含的主机数多少）无关路由器独立选路，从A到B的路径可能与从B到A的路径不是同一条只有最后一个路由器才知道目的主机是否存在Net1Net2ADBCENet1ABCNet2Net1ADENet27/19/202114TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 特定主机路由，Host-specificroute思想为某台主机单独指定一条路由实现掩码值全‘1’——主机掩码作用：更多控制投递路径安全Net2I2，Mask2Net3I3，Mask3I22I31Net1I1，Mask1I32I21I12I11IAIBI1AI1A发送接口maskIP地址I12Mask3I3直接投递Mask1I1下一跳地址目的网络I1AI11/32IBNet3HostB7/19/202115TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 默认路由，Defaultroute思想指定一默认路由器，当IP分组的目的网络没有出现在选路表中时，则把IP分组送给默认路由器实现目的网络地址=0.0.0.0目的网络掩码=0.0.0.0作用使路由表变得很小隐藏大量的网络路由信息7/19/202116TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 示例主机路由器RestoftheInternetNet1I1，Mask1Net2I2，Mask2I13I12I21I11DefaultRouterI11I11I11发送接口maskIP地址I130.0.0.00.0.0.0I12Mask2I2直接投递Mask1I1下一跳地址目的网络I12I21I12发送接口maskIP地址I130.0.0.00.0.0.0直接投递Mask2I2直接投递Mask1I1下一跳地址目的网络R1R27/19/202117TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 I22I22发送接口maskIP地址I21/00.0.0.0直接投递Mask2I2下一跳地址目的网络I31直接投递Mask3I3I21I11发送接口maskIP地址I22/00.0.0.0直接投递Mask1I1下一跳地址目的网络I21直接投递Mask2I2思考主机和路由器的默认路由设置Net1I1，Mask1Net2I2，Mask2I31I11I21I22送往Net4Net3I3，Mask3Net4I4，Mask4默认路由环路7/19/202118TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 主机上的路由表示例7/19/202119TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 5.3静态和动态路由选择静态路由选择Staticrouting管理员手工设置管理员手工更新不能保证路由的一致性和及时性管理性强没有路由开销小型、变化缓慢网络动态路由选择Dynamicrouting路由自动发现路由自动更新保证路由的一致性和及时性管理性较弱产生一定的路由开销大型、迅速变化网络7/19/202120TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 路由表的构成过程初始化阶段——路由发现推导初始路由直连网络直连路由无法推导部分手工设置静态路由路由器间交换选路信息动态路由维护阶段——路由更新（网络拓扑改变时）手工、静态更新路由协议自动、动态更新7/19/202121TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 5.4路由选择模块和路由表的设计IP分组的发送选路表IP报文选路算法目的IP下一跳IPARP物理网NI接口直接投递下一跳IP＝目的IP间接投递下一跳IP＝中继IP发送报文目的物理地址IP报文7/19/202122TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 IP分组的接收主机路由器接收报文IP报文I1I2I3dIP与I1、I2、I3相符?丢弃dIP与I1、I2、I3不符接收报文IP报文I1I2I3dIP与I1、I2、I3相符?dIP与I1、I2、I3不符转发7/19/202123TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 IP路由模块在整个IP模块中的位置7/19/202124TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 路由选择模块和路由表7/19/202125TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 路由选择算法用IP分组中的目的IP地址查找路由表，使用匹配表项的下一跳地址完成分组交付匹配条件dIP&Mask(i)=Net(i)查找方法顺序查找，直至找到第一个匹配表项查找目的找出下一跳（发送接口）关键：路由表表项的排列顺序直连路由特定主机路由网络路由默认路由7/19/202126TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 DirectdeliveryHost-specificrouteIndirectdeliveryDefaultrouteDestinationaddressNexthopaddressNexthopaddressDefaultgatewayARPLookingupinRoutingTableofClassfuladdresses7/19/202127TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 路由表查找算法Classfuladdresses路由表中无掩码信息哈希算法：利用分类地址的自标识性提取网络部分，计算哈希值作为表项索引7/19/202128TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 Classlessaddressesing按掩码长度进行最长匹配（longestmatch）查找用IP分组中的目的IP地址查找路由表，使用匹配表项的下一跳地址（发送接口）完成分组交付匹配条件：dIP&Mask(i)=Net(i)查找方法：顺序查找，直至找到最长的匹配表项关键：路由表的查找顺序直连路由特定主机路由网络路由默认路由最长匹配（longestmatch）thebestrouteisoneofthematchedrouteswiththelargestnumberof1sinitsmask7/19/202129TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 Whyweuselongestmatch?Mask:255.255.255.255Mask:255.255.255.252“small”networkMask:255.255.255.224Mask:255.255.255.0“larger”networkMask:0.0.0.0“largestnetwork”--Internet当有多个路由表项与分组的目的地址匹配的时候，具有最长子网掩码的路由表项是到目的地址的最佳选择项7/19/202130TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 练习1192.168.1.0/26192.168.1.80/28192.168.1.64/28RARCRB192.168.1.96/30192.168.1.100/30192.168.1.97192.168.1.98192.168.1.101192.168.1.1027/19/202131TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 RouteTableofRouterRARA#showiproute…………192.168.1.0/24isvariablysubnetted,5subnets,3masksC192.168.1.96/30isdirectlyconnected,serial1C192.168.1.100/30isdirectlyconnected,serial0R192.168.1.64/28[120/1]via192.168.1.97,serial1R192.168.1.80/28[120/1]via192.168.1.102,serial0C192.168.1.0/26isdirectlyconnected,ethernet0显示的顺序7/19/202132TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 问题在RA的路由表中查找到达以下目的的路径192.168.1.2192.168.1.65192.168.1.1277/19/202133TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 解答：192.168.1.2RA#showiproute…………192.168.1.0/24isvariablysubnetted,5subnets,3masksC192.168.1.96/30isdirectlyconnected,serial1C192.168.1.100/30isdirectlyconnected,serial0R192.168.1.64/28[120/1]via192.168.1.97,serial1R192.168.1.80/28[120/1]via192.168.1.102,serial0C192.168.1.0/26isdirectlyconnected,ethernet07/19/202134TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 解答：192.168.1.65RA#showiproute…………192.168.1.0/24isvariablysubnetted,5subnets,3masksC192.168.1.96/30isdirectlyconnected,serial1C192.168.1.100/30isdirectlyconnected,serial0R192.168.1.64/28[120/1]via192.168.1.97,serial1R192.168.1.80/28[120/1]via192.168.1.102,serial0C192.168.1.0/26isdirectlyconnected,ethernet07/19/202135TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 解答：192.168.1.127RA#showiproute…………192.168.1.0/24isvariablysubnetted,5subnets,3masksC192.168.1.96/30isdirectlyconnected,serial1C192.168.1.100/30isdirectlyconnected,serial0R192.168.1.64/28[120/1]via192.168.1.97,serial1R192.168.1.80/28[120/1]via192.168.1.102,serial0C192.168.1.0/26isdirectlyconnected,ethernet0没有匹配项，路由选择失败，发送ICMP差错报文7/19/202136TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 练习2路由器R1的路由表如下：MaskDestinationNextHopInterface255.255.0.0110.70.0.0--m0255.255.0.0180.14.0.0--m2255.255.0.0190.17.0.0--m1255.255.0.0130.4.0.0190.17.6.5m1255.255.0.0140.6.0.0180.14.2.5m20.0.0.00.0.0.0110.70.4.6m0根据以上路由表画出网络拓扑图。7/19/202137TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 解答MaskDestinationNextHopInterface255.255.0.0110.70.0.0--m0255.255.0.0180.14.0.0--m2255.255.0.0190.17.0.0--m1255.255.0.0130.4.0.0190.17.6.5m1255.255.0.0140.6.0.0180.14.2.5m20.0.0.00.0.0.0110.70.4.6m0130.4.0.0/16140.6.0.0/16因特网的其余部分190.17.0.0/16m1180.14.0.0/16m2110.70.0.0/16m0R16.52.54.67/19/202138TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 5.5路由合并202.4.5.0/24202.4.4.0/24202.4.5.0/24202.4.4.0/24R1R2R2R3IR1IR2IR1IR24：00000105：0000010254：1111111001014&254=45&254=4202.4.4.0/23IR2IR1R1目的网络/掩码下一跳发送接口/24IR2IR1/24IR2IR1202.4.4.0202.4.5.07/19/202139TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 合并推论如果把掩码再向左缩小1bit，则该表项能实现对.4、.5、.6、.7四个网络的寻址，条件是这四个网络的路径都通过同样的下一跳。如果把连续的IP地址块合理地组织，可以在路由器中有效的合并选路项数-合理IP地址规划有效减少关键路由器选路表项，充分发挥路由器的转发性能7/19/202140TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 小结概念交付、路由选择直接交付、间接交付：地址映射路由表：作用、内容、查找规则路由类型网络拓扑：直连路由、非直连路由目的范围：主机路由、网络路由、默认路由获得方式：静态路由、动态路由应用根据网络拓扑或分组的源、目的IP地址判断直接交付和间接交付根据路由表查找到达给定目的的路径7/19/202141TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择 作业3已知一个网络的拓扑结构如下图所示，请你画出路由器R1的路由表，能合并路由的请将路由合并。202.115.5.0/24202.115.19.0/24因特网的其余部分202.115.4.0/24m1202.115.20.0/24m2202.102.14.0/28m0R1202.115.6.5202.115.20.5202.102.14.6R2R3R47/19/202142TCPIP_Lecture5IP分组交付和路由选择