高网第5章 IP交付与路由

网络层本质上一个软件包 —— 所以对我们来说,网络并不是完全抽象的

在异构的网络中,通信能力、分组长度限制和时延都是不一样的,所以采用面向连接的方式比较困难—— IP协议,无连接,尽最大努力交付,适合异构网络互连

对于路由器而言,其功能由于采用end - to - end 原则而被简化,只能尽最大努力交付,只关注与它相邻的路由 —— 进步空间:更多跳的路由

交付(delivery)——物理层和链路层

  1. 用分组目的IP地址查路由表 Forwarding : 目的IP & 路由表项的掩码 ==? 路由表项的IP地址
  2. 找出匹配项中下一跳IP地址的物理地址:下一跳IP地址–> ARP –> 目的物理地址
    • ARP: 将IP与MAC地址进行绑定,完成从网络层到链路层的切换
  3. 将IP分组和目的物理地址一起交给链路层

一次交付过程包含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

通过上面的两种地址,解决了网关IP和目的IP冲突的问题

转发(forwording)

设计原则:使用尽可能少的信息实现转发

  • 子网作为路由表项:节约路由表的存储空间,提高查表效率
    • 还可进一步路由聚合,同时实现了隐藏网络结构的作用,自主管理网络边界使用路由器与外界相连,在不改变原有IP地址范围的条件下,网络内部任意划分子网、改变拓扑结构等,都不会影响外部的路由器选路表项 —— 应用:ISP分级路由,对于ISP 运营商来说便于管理,对于用户来说有了一个IP池可以动态分配IP
  • 只路由到下一跳:简化路由表,每个路由器独立选路
    • 问题:只有最后一个路由器才知道目的主机是否存在,可能造成网络震荡 —— 解决:TTL,限制生存时间
  • 默认路由:目的IP和掩码为全0——减少占用空间,交给功能更强的路由器(可能出现路由环路,如两个路由器分别设置对方为默认路由器),还有出于安全考虑隐藏路径的作用
  • 特殊主机路由:使用完整IP地址作为表项,出于安全性、时延等需求—— 由此可见,特殊的需求可能违背最初的设计原则

匹配方式

分类地址可能有A、B、C类多个转发表;无分类,直连 –> 非直连最长匹配

对于P2P网络:如果被指派了IP地址,那么在路由表中有表项;如果采用unnumbered P2P line编址方案,则不是IP网络,不在路由表中

NAT

10.10…. 192.168… 是只在局域网使用的特殊地址

例如,科大的网站都是219.219…. 这些网站在子网内部会有一个虚拟端口 ,用于区别不同的主机 ,数据报到达局域网后会重新打包,加上主机的真正端口 —— 这些网站对外会映射为同一IP, 通过虚拟端口号来进行区分

其他

之前还有一个QoS协议,用特殊的bit位来标识报文优先级,但是如果每个用户都对该位置进行设置的话,其实是无用的

笔记本无线网卡的两种模式

  1. infrastructure
  2. Ad-hoc 可以提供自助路由功能