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How IP Networking

How IP Networking. 主讲：孟宁 电话：0512-68839302 E-mail：mengning@ustc.edu.cn 主页：http://staff.ustc.edu.cn/~mengning 地址：苏州工业园区独墅湖高等教育区仁爱路166号明德楼A302室. 20010年11月. Content. Internet Protocol IP数据包如何被承载？ - ARP IP数据包传输中的差错控制 - ICMP IP数据包传输机制的核心 - Routing Table IGP and BGP. 默认网关.

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How IP Networking

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Presentation Transcript

  1. How IP Networking 主讲：孟宁 电话：0512-68839302 E-mail：mengning@ustc.edu.cn 主页：http://staff.ustc.edu.cn/~mengning 地址：苏州工业园区独墅湖高等教育区仁爱路166号明德楼A302室 20010年11月

  2. Content • Internet Protocol • IP数据包如何被承载？ - ARP • IP数据包传输中的差错控制 - ICMP • IP数据包传输机制的核心 - Routing Table • IGP and BGP

  3. 默认网关 • 网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。 • 就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。 • 实际上默认网关就是默认路由，在路由表中没有找到其他路由，则使用默认路由。

  4. ARP • ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析协议用于将计算机的网络地址（IP地址32位）转化为物理地址（MAC地址48位）[RFC826]

  5. Encapsulation of ARP packet 46~1500字节 目的地址 源地址 类型 数 据 CRC 6 6 2 4 0800 IP数据报 2 46~1500字节 类型 0806 ARP请求/应答 PAD 2 28 18 0835 RARP请求/应答 PAD

  6. Four cases using ARP

  7. ARP cache table windows下命令：arp -a Linux下命令：arp

  8. 输出模块（算法） • 睡眠，直到从IP软件收到IP分组。 • 检查高速缓存表，查找对应该IP分组的目的端的项目。 • 若找到 • 若状态是RESOLVED • 从项目中提取硬件地址值。 • 将分组连同硬件地址一起发送到数据链路层。 • 返回。 • 若状态是PENDING • 把分组放入相应的队列。 • 返回。 • 若未找到 • 创建一个高速缓存项目，状态置为P且尝试置1。 • 创建一个队列 • 将分组放入队列。 • 发送ARP请求。 • 返回。

  9. 输入模块（算法） • 睡眠，直到ARP分组（请求或回答）到达。 • 检查高速缓存表，查询对应该ARP分组的项目。 • 若找到 • 更新这个项目。 • 若状态是PENDING • 当队列非空 • 把一个分组从队列中取出。 • 将分组连同硬件地址一起发送给数据链路层。 • 若找不到 • 创建一个项目。 • 在高速缓存表中添加该项目。 • 若分组是请求 • 发送ARP回答。 • 返回

  10. 高速缓存控制模块（算法） • 睡眠，直到周期性计时器到时间。 • 对高速缓存表中的每一个项目 • 若状态为FREE • 继续。 • 若状态为PENDING • 把尝试值加1。 • 若尝试值大于最大数 • 把状态改为FREE。 • 撤销相应的队列。 • 否则 • 发送ARP请求。 • 继续 • 若状态为RESOLVED • 把超时字段的值减去已经过的时间。 • 若超时字段的值小于或等于零 • 把状态改为FREE。 • 撤销相应的队列。 • 返回。

  11. ICMP • ICMP是“Internet Control Message Protocol”（Internet控制消息协议）的缩写。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

  12. Encapsulation of ICMP

  13. ICMP差错报告报文 • 共有五种差错报告： • 终点不可达 • 源点抑制 • 时间超时 • 参数问题 • 改变路由 ICMP 总是向 原始的数据源报告差错报文

  14. ICMP messages

  15. routing table • In computer networking a routing table, or Routing Information Base (RIB), is an electronic table (file) or database type object that is stored in a router or a networked computer. The routing table stores the routes (and in some cases, metrics associated with those routes) to particular network destinations. This information contains the topology of the network immediately around it. The construction of routing tables is the primary goal of routing protocols and static routes.

  16. Next-hop method

  17. Network-specific method

  18. Routing table Windows下命令：route PRINT Linux下命令：route

  19. Routing table for router R1

  20. 当您连接到互联网以后，您的电脑就变成了某个网络的一部分。当您连接到互联网以后，您的电脑就变成了某个网络的一部分。

  21. 主干网线路 • T1线路传输速度为1.544Mbps（百万比特每秒）。T3 (45 Mbps)。 • 光缆按OC（optical carrier，光载体）标号，如OC-3、OC-12、OC-48等。一条OC-3光缆的传输速度可达155 Mbps，而OC-48则为2,488 Mbps (2.488 Gbps)。

  22. IGP • 内部网关协议（IGP）是指在一个自治系统内部所使用的一种路由协议。 • 路由信息协议（RIP） • rfc2453，based on UDP - 520 • Bellman-Ford (or distance vector) algorithm • 内部网关路由协议（IGRP） • 思科专有 • 开放式最短路径优先协议（OSPF） • rfc-ospf,based on IP • Dijkstra algorithm • 增强型内部网关路由协议（EIGRP） • 思科专有

  23. BGP • 边界网关协议（英文：Border Gateway Protocol，缩写：BGP）是互联网的核心路由协议。它通过维护路由表来实现自治系统（AS）之间的可达性，属于矢量路由协议。BGP不使用传统域内路由协议的距离度量，而是基于路径、网络策略和规则集来决定路由。 • 由于大多数互联网服务提供商必须使用BGP来在彼此之间进行路由（尤其是当它们采取多宿主连接时），因此BGP是互联网最重要的协议之一。与之类似的是作为公共交换电话网络（PSTN）的服务商间核心呼叫建立协议的7号信令系统（Signal 7）。

  24. BGP操作 • BGP的邻居（或称通信对端）是通过在路由器上手工设置来在179号端口上建立TCP会话。BGP路由器会周期地发送19字节的保持存活消息来维护连接（默认周期为60秒）。在路由协议中，只有BGP使用TCP作为传输层协议。 • 当BGP在一个自治系统内部运行时，它被称作iBGP（Interior Border Gateway Protocol，内部边界网关协议）；当BGP在AS之间运行时，它被称作eBGP（Exterior Border Gateway Protocol，外部边界网关协议）。在AS边界上与其他AS交换信息的路由器被称作边界路由器。在思科操作系统（Cisco IOS）中，iBGP通告的路由的距离为200，优先级比eBGP和任何内部网关协议（IGP）通告的路由都低。其他的路由器实现中，优先级顺序也是eBGP高于IGP，而IGP又高于iBGP。

  25. 总结 • Routing Table • 决定IP包的next hop • ARP Cache Table • 用什么样的MAC地址来封装IP包，以传输到next interface

  26. 作业 • 假如从您的PC上发送一个IP包到美国某一台主机上，请简述该IP包是如何到达目标地址主机的。

  27. 谢谢大家！ References: 1.Behrouz A. Forouzan, Sophia Chung Fegan. TCP/IP Protocol Suite (3rd Edition) 2.http://en.wikipedia.org/wiki/Routing_table 3.http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%86%85%E9%83%A8%E7%BD%91%E5%85%B3%E5%8D%8F%E8%AE%AE 4.http://computer.bowenwang.com.cn/internet-infrastructure1.htm 5.http://tools.ietf.org/html/rfc2453 6.http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%BC%80%E6%94%BE%E5%BC%8F%E6%9C%80%E7%9F%AD%E8%B7%AF%E5%BE%84%E4%BC%98%E5%85%88

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