1、第 7章 非连接型快速分组交换 教学大纲要求：1.基本要求（ 1）掌握互联网的概念及 IP协议。（ 2）掌握互联网的路由协议。（ 3）掌握高性能路由器的关键技术。2.重点、难点重点： IP协议，路由协议。难点：大容量高速路由器技术。3.说明以讲述 IP分组交换技术为主 ,适当介绍相关协议。 1本章重点讨论非连接型分组交换的典型代表 互联网中的 IP技术。首先介绍 IP协议，包括 IP数据报格式、IP地址的表示方法、 IP网路由协议。然后在此基础上讲述高速路由器的结构及实现快速分组交换的关键技术。 关于 “ 非连接型快速分组交换 ”23互联网是指用路由器进行互连的互连网络，这些互连的网络往往具有
2、不同的网络类型，但互联网在网络层使用 IP协议屏蔽了底层 不同 的互连网络，使 异构 的网络看起来像一个统一的网络。7.1 互联网的 IP协议 4互联网使用的 IP协议族，除了 IP协议之外，还有四个配套的协议：地址解析协议 ARP，逆地址解析协议 RARP，控制报文协议 ICMP，组管理协议IGMP。网际层协议的组成7.1.1 IP数据报的格式 7.1.2 分类的 IP地址 7.1.3 IP地址与硬件地址 7.1.4 地址解析协议 ARP和逆地址解析协议 RARP 7.1.5 IP层转发分组的流程 7.1.1 IP数据报的格式 互联网网际层的协议数据单元称为数据报。一个IP数据报由首部和数据
3、两部分组成。首部的前一部分长度固定，共 20字节，是所有 IP数据报必须具备的。在首部固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的（最大长度为 40字节）。5IP数据报首部中的各字段（一）（ 1） 版本 （ Version）占 4bit，指 IP协议的版本号。通信双方使用的 IP协议的版本必须一致。目前使用的版本是版本 4和版本 6 。（ 2） 首部长度 （ Header Length） 4 bit，可表示的最大数值是 15个单位（一个单位为 4字节）， IP的首部长度的最大值是 60字节。当 IP分组的首部长度不是 4字节的整数倍时，必须利用最后一个填充字段加以填充。（ 3） 服务类型 （
4、Type of Service）占 8 bit，用来获得更好的服务 ： 前三个比特表示优先级，它可使数据报具有 8个优先级中的一个。 第 4个比特是 D比特，表示要求有更低的时延。 第 5个比特是 T比特，表示要求有更高的吞吐量。 第 6个比特是 R比特，表示要求有更高的可靠性（即在数据报传送的过程中，被路由器丢弃的概率要更小些）。 第 7个比特是 C比特，表示要求选择代价更小的路由。 最后一个比特目前尚未使用。 67IP数据报首部中的各字段（二）（ 4） 总长度 （ Total Length） 总长度指首部和数据部分之和的长度，单位为字节。总长度字段为 16 bit，因此数据报的最大长度可达
5、 65535字节（即 64 KB）将一个 IP数据报装入链路层帧的数据域时，数据报的总长度不能超过数据链路层的最大传送单元 MTU。如有超出，就必须对数据报中的数据进行分片，每一片都要加上首部，加上首部的数据片称为分组。分组在网络中传送，在目的主机将组成一个数据报的各分组重新组装在一起。（ 5） 标识 （ Identification） 占 16 bit，是一个计数器，用来标识数据报。属于同一个数据报的分组，具有相同的标识。（ 6） 标志 （ Flag） 占 3 bit，目前只有前两个比特有意义。 最低位记为 MF， MF=1表示 “本分组后面还有同一数据报的后续分组 ”。 MF=0表示这是数
6、据报的最后一个分组。 中间的一位记为 DF（ Dont Fragment）， DF=1意思是 “不分片 ”，即该数据报只有一个分组。8IP数据报首部中的各字段（三）首部首部 1 首部 2 首部 3需分片的数据报数据部分共 3800 字节偏移 =0/8=0字节 0 1400 2800 3799字节 0 1399 1400 2799 2800 3799分组 1 分组 2 分组 3偏移 =0/8=0 偏移 = 1400/8=175 偏移 =2800/8=350（ 7） 片偏移 (Fragment Offset) 片偏移指示数据报在分片后，某一片在原数据报中的相对位置（以 8个字节为度量单位）。 （
7、8） 生存时间 TTL (Time To Live) TTL以分组可以经过的最多网络结点数来计数，每经过一个结点计数值减 1，当它减为 0时，网络结点就要丢弃该数据报。防止数据报在网络内部不停循环转发。 9（ 9） 协议 （ Protocol）占 8 bit，指出此数据报携带的数据使用何种协议，以便目的主机 IP层将数据部分上交对应协议处理 。（ 10） 首部校验和 （ Header Checksum）只校验数据报的首部，不校验数据部分。在发送端，将 IP数据报首部划分为许多 16 bit字的序列，用反码算术运算将所有 16 bit字相加后，将和的反码写入检验和字段。接收端收到数据报后，将首部
8、的所有 16 bit字（包括检验和的 16比特）再使用反码算术运算累加。将得到的和取反码，结果为 0则保留数据报，否则丢弃数据报。IP数据报首部中的各字段（四）10（ 11） 源地址 SA (Source Address) 占 4字节。（ 12） 目的地址 DA (Destination Address) 占 4字节。源、目的地址字段都包括网络地址和主机地址。IP地址的可变部分 包括多个选项字段。选项字段用来支持排错、安全、源路由、路由记录、时间标记等功能。增加首部的可变部分是为了增加 IP数据报的功能，但这同时也使得 IP数据报的首部长度成为可变的。这就增加了每一个路由器处理数据报的开销。实际上这些选项很少被使用。 IP数据报首部中的各字段（五）
