2 网际协议 IP

Wu Jun 2019-09-21 21:21:45
04 计算机网络 > 4 网络层

与 IP 协议配套使用的三个协议:

1 虚拟互连网络

没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求。将网络互连起来需要使用一些中间设备

由于参加互连的计算机网络都使用相同的网际协议IP,因此可以把互连以后的计算机网络看成一个虚拟互连网络,即逻辑互连网络,使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络

使用 IP 网上的主机进行通信时,就好像在一个单个网络上通信一样,它们看不见互连的各网络的具体的异构细节(如编制方案、路由选择协议等)。在 IP 网的上层使用 TCP 协议,就是现在的互联网。

2 分类的 IP 地址

1)IP 地址及其表示方法

P地址的编制方法共经历了三个历史阶段。

“分类的 IP 地址”将 IP 地址划分为若干个固定类,每一类地址都由两个固定长度的字段组成:

IP地址 ::= {<网络号>,<主机号>},在整个互联网范围内唯一。

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目前广泛使用无分类 IP 地址进行路由选择,A类、B类和 C类地址的区分已成为历史。

为了便于书写 IP 地址,将32位的二进制代码,每8位转换为十进制,数字之间加上一个点,叫做点十进制记法。

2)常用的三种类别的 IP 地址

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IP 地址具有以下重要特点:

3 IP 地址与硬件地址

在 IP 层抽象的互联网只能看到 IP 数据报,而在局域网的链路层,只能看见 MAC 帧。

目前还有两个重要问题没有解决:

4 地址解析协议 ARP

已经知道了一个机器的 IP 地址,需要找出其相应的硬件地址。

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地址解析协议 ARP 解决这个问题的方法是:在主机ARP高速缓存中存放一个IP地址到硬件地址的映射表,并且这个映射表还经常更新(新增或超时删除)。

之所以有了硬件地址还需要IP,是因为全世界存在着各种网络,使用不同的硬件地址,这些硬件地址的转换工作非常复杂,不能交给用户主机来做。所以硬件地址转换交给计算机软件自动进行,用户主机根据 IP 来通信就好。

5 IP 数据报的格式

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(1)IP 数据报首部的固定部分中的各字段

(2)IP 数据报首部的可变部分

可选部分,增加功能,很少使用

6 IP 层转发分组的流程

在互联网上转发分组时,是从一个路由器转发到下一个路由器。

路由表中,对每一条路由最主要的是以下两个信息:(目的网络地址,下一跳地址)。

分组转发算法

  1. 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。
  2. 若网络 N 与此路由器直接相连,则把数据报直接交付目的主机 D;否则是间接交付,执行(3)。
  3. 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器;否则,执行(4)。
  4. 若路由表中有到达网络 N 的路由,则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器;否则,执行(5)。
  5. 若路由表中有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器;否则,执行(6)。
  6. 报告转发分组出错。