第8章_路由器及IP交换技术

1、第八章第八章 路由器与路由器与IP交换交换8.1 计算机通信的发展计算机通信的发展8.2 TCP/IP基本原理基本原理 8.3 路由器工作原理路由器工作原理8.4 IP交换技术交换技术计算机通信的演进和发展计算机通信的演进和发展 使用使用RS-232RS-232技术的近程互连结构技术的近程互连结构使用调制解调器技术的远程互连结构使用调制解调器技术的远程互连结构计算机计算机A A计算机计算机B B计算机计算机A A计算机计算机B B调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器计算机通信的演进和发展计算机通信的演进和发展计算机总线型局域网互连通信结构计算机总线型局域网互连通信结构计算机计算机A A计算

2、机计算机B B计算机计算机C C计算机通信的演进和发展计算机通信的演进和发展两个局域网互连结构两个局域网互连结构路由器路由器LANLANLANLAN在在InternetInternet中，完成信息交中，完成信息交互和网络互联的技术是通过互和网络互联的技术是通过路由器路由器( (网关网关) )来实现的来实现的 路由器连接的两个网络路由器连接的两个网络可以是同种类型的，也可以可以是同种类型的，也可以是不同类型的是不同类型的 计算机通信的演进和发展计算机通信的演进和发展互联网互联网网络网络1 1网络网络4 4网络网络3 3网络网络2 2Internet的组成的组成q因特网主要由通信线路、路由器、主机

3、和信息资源等组成因特网主要由通信线路、路由器、主机和信息资源等组成通信线路：通信线路：通信线路是连接因特网中各种设备的基础设施，通信线路是连接因特网中各种设备的基础设施，可以分为有线通信线路和无线通信信道两类。通信线路的可以分为有线通信线路和无线通信信道两类。通信线路的数据传输能力用带宽和传输速率两个指标衡量，传输速率数据传输能力用带宽和传输速率两个指标衡量，传输速率与带宽成正比，带宽越大，传输速率也就越高与带宽成正比，带宽越大，传输速率也就越高路由器：路由器：连接因特网中各局域网、广域网的设备是路由器，连接因特网中各局域网、广域网的设备是路由器，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳的

4、路径，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳的路径，按前后顺序发送信号按前后顺序发送信号主机：主机：按用途不同可以分为两类：一类是信息资源与服务按用途不同可以分为两类：一类是信息资源与服务的提供者，叫做服务器。服务器总是由高性能、大容量的的提供者，叫做服务器。服务器总是由高性能、大容量的大型计算机担当。另一类是信息资源与服务的接受者，叫大型计算机担当。另一类是信息资源与服务的接受者，叫做客户机做客户机信息资源：信息资源：在因特网中的信息资源，比如文本、图像、声在因特网中的信息资源，比如文本、图像、声音、视频信息音、视频信息计算机网络的分类计算机网络的分类q按规模按规模 局域网局域网(Lo

5、cal Area Network，LAN)：是小范围的计：是小范围的计算机网络。它的覆盖范围一般在算机网络。它的覆盖范围一般在10公里以内。设备的更公里以内。设备的更新、新技术的引用都比较容易，所以传输速率也比较高，新、新技术的引用都比较容易，所以传输速率也比较高，常常可以达到常常可以达到10-100Mbps。 以太网（以太网（Ethernet）：）：最广泛的局域网最广泛的局域网广域网广域网(Wide Area Network，WAN) 也叫做远程网，也叫做远程网，它可以覆盖几公里至几千公里的范围。广域网的通信子它可以覆盖几公里至几千公里的范围。广域网的通信子网主要使用网主要使用分组交换分组交

6、换技术，并使用传统的电话网技术，并使用传统的电话网(公用通公用通信网信网)、卫星通信网、无线网来传输信息。广域网的传输、卫星通信网、无线网来传输信息。广域网的传输速率较低，一般在几十速率较低，一般在几十K至几至几Mbps之间。之间。Internet可视可视为世界上最大的广域网为世界上最大的广域网计算机局域网的标准计算机局域网的标准20世纪世纪70年代，电子和电器工程师协会（年代，电子和电器工程师协会（IEEE）制定了三个局域）制定了三个局域网标准网标准 q三个局域网标准三个局域网标准IEEE802.3(CSMA/CD)采用载波侦听多路访问采用载波侦听多路访问/冲突检测技术冲突检测技术IEEE8

7、02.4(令牌总线令牌总线)： 令牌来控制发送数据站点令牌来控制发送数据站点 IEEE802.5(令牌环网令牌环网) ：令牌来控制发送数据站点：令牌来控制发送数据站点 著名的以太网（著名的以太网（Ethernet）就是）就是IEEE802.3的一个典型产品的一个典型产品这三个局域网标准都是广播型网络，网上的所有站点共享传送信道，这三个局域网标准都是广播型网络，网上的所有站点共享传送信道，一站点发送数据，其它站点都能收到。在广播型网络上，同时只能一站点发送数据，其它站点都能收到。在广播型网络上，同时只能有一个站点处于发送数据状态，因此，必须解决谁使用信道发送数有一个站点处于发送数据状态，因此，必

8、须解决谁使用信道发送数据的信道竞争问题。以太网采用载波侦听多路访问据的信道竞争问题。以太网采用载波侦听多路访问/冲突检测技术，冲突检测技术，在发送数据的同时进行冲突检测，一旦检测到冲突则立即停止发送，在发送数据的同时进行冲突检测，一旦检测到冲突则立即停止发送，当发现空闲时立刻发送数据；而令牌总线和令牌环则采用令牌来控当发现空闲时立刻发送数据；而令牌总线和令牌环则采用令牌来控制，只有获得令牌的站点能向网上发送数据。制，只有获得令牌的站点能向网上发送数据。 计算机通信的演进和发展计算机通信的演进和发展Internet的原型思想：的原型思想：用不同的网卡插入某台计算机就用不同的网卡插入某台计算机就可

9、以使该计算机接入到不同技术的局域网上，并且能与网可以使该计算机接入到不同技术的局域网上，并且能与网上的其他计算机进行通信。另外，在一台计算机上可以同上的其他计算机进行通信。另外，在一台计算机上可以同时插入两种或更多种不同技术的网卡，那么一台计算机就时插入两种或更多种不同技术的网卡，那么一台计算机就可以连接到两个或更多的网络上。如果对该台计算机所连可以连接到两个或更多的网络上。如果对该台计算机所连接的多个网络及其站点进行网络编号，并运行网间数据转接的多个网络及其站点进行网络编号，并运行网间数据转发协议软件，那么该台计算机就可以执行异构网络站点之发协议软件，那么该台计算机就可以执行异构网络站点之间

10、的分组数据转发任务，这就是间的分组数据转发任务，这就是Internet的原型思想的原型思想 路由选择：路由选择：选择一个网络向其发送分组的过程称为路由选选择一个网络向其发送分组的过程称为路由选择择路由器路由器：在互联网络中执行路由选择任务的在互联网络中执行路由选择任务的专用计算机专用计算机称称为路由器或称其为网关为路由器或称其为网关 计算机通信的演进和发展计算机通信的演进和发展网络互连的目标：网络互连的目标：在在Internet没有形成之前，各个地方已经没有形成之前，各个地方已经建立了很多小型的网络，称为局域网，建立了很多小型的网络，称为局域网，Internet的中文意义的中文意义是是“网际网

11、网际网”，它实际上就是将全球各地的局域网连接起，它实际上就是将全球各地的局域网连接起来而形成的一个来而形成的一个“网之间的网（即网际网）网之间的网（即网际网）”。然而，在。然而，在连接之前的各式各样的局域网却存在不同的网络结构和数连接之前的各式各样的局域网却存在不同的网络结构和数据传输规则，将这些小网连接起来后各网之间要通过什么据传输规则，将这些小网连接起来后各网之间要通过什么样的规则来传输数据呢？这就象世界上有很多个国家，各样的规则来传输数据呢？这就象世界上有很多个国家，各个国家的人说各自的语言，世界上任意两个人要怎样才能个国家的人说各自的语言，世界上任意两个人要怎样才能互相沟通呢？如果全世

12、界的人都能够说同一种语言（即世互相沟通呢？如果全世界的人都能够说同一种语言（即世界语），这个问题不就解决了吗？界语），这个问题不就解决了吗？TCP/IP协议正是协议正是Internet上的上的“世界语世界语”。 8.2 TCP/IP基本原理基本原理 什么是什么是TCP/IP协议协议 qTCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中文译的简写，中文译名为传输控制协议名为传输控制协议/互联网络协议）互联网络协议）,是是Internet最基本的协议，简单地说，就是由最基本的协议，简单地说，就是由底层的底层的IP协议和协议和TCP

13、协议组成的。协议组成的。TCP/IP协议的开发工作始于协议的开发工作始于70年代，是用于互联网年代，是用于互联网的第一套协议。的第一套协议。 TCP/IP基本原理基本原理qTCP/IP的突出特点在于其网络互连功能的突出特点在于其网络互连功能q TCP/IP实际上是一个协议族。实际上是一个协议族。TCP/IP是两个最著名的协议是两个最著名的协议 ，其它协议，其它协议包括用户数据报协议（包括用户数据报协议（UDP）、互联网控）、互联网控制报文协议（制报文协议（ICMP）以及地址解析协议）以及地址解析协议（ARP）等）等 TCP/IP基本原理基本原理TCP/IP分层模型与分层模型与OSI模型的对比模

14、型的对比应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链数据链路层路层物理层物理层7 6 5 4 3 2 17 6 5 4 3 2 1SMTPDNSNSPFTPTelnet TCP UDP以太网、令牌总线、令牌环、以太网、令牌总线、令牌环、FDDI、ARPANET、PDN等协议等协议电缆、连接器、信号等电器特性协议电缆、连接器、信号等电器特性协议ICMPICMPRARPRARPARPARPIPIP5 5、应用层、应用层1 1、物里层、物里层2 2、网络接口层、网络接口层4 4、传输层、传输层3 3、网间网层、网间网层简单邮件简单邮件传送协议传送协议域名服域名服务协议务协议命名

15、服命名服务协议务协议远程登远程登陆协议陆协议文件传文件传输协议输协议 TCP/IP基本原理基本原理TCP/IP第一层第一层为物理层为物理层对应于网络的基本硬件，对应于网络的基本硬件，这也这也是是Internet物理构成，即我们可以看得见的硬设备物理构成，即我们可以看得见的硬设备 ，如如PC机、互连网服务器、网络设备等，必须对这些硬机、互连网服务器、网络设备等，必须对这些硬设备的电气特性作一个规范，使这些设备都能够互相设备的电气特性作一个规范，使这些设备都能够互相连接幷兼容使用，连接幷兼容使用，如同如同OSI的第一层的第一层TCP/IP第二层第二层为网络接口层，为网络接口层，规定了如何把数据组织

16、规定了如何把数据组织成帧及帧如何在网络中传输。成帧及帧如何在网络中传输。TCP/IP第三层为第三层为网间网层即网间网层即IP层，负责互联计算机直层，负责互联计算机直接的通信。接的通信。定义了互联网中传输的定义了互联网中传输的“信息包信息包”格式，格式，以及从一个用户通过一个或多个路由器到最终目标的以及从一个用户通过一个或多个路由器到最终目标的信息包信息包转发机制转发机制 TCP/IP基本原理基本原理TCP/IP第四层第四层为传输层，为传输层，为两个用户进程之间建为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连接立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连接TCP/IP第五层第五层为应用层，为应

17、用层，它定义了应用程序使用它定义了应用程序使用互联网的规程，互联网的规程，对应于开放系统的第对应于开放系统的第5-7层层在在TCP/IP协议族分层模型中，核心层是网间网层协议族分层模型中，核心层是网间网层和传输层，相应的接口协议是和传输层，相应的接口协议是IP和和TCP两大协议两大协议 TCP/IP协议是协议是Internet网中计算机通信的一组网中计算机通信的一组约定，不是计算机语言约定，不是计算机语言IP协议协议网际协议网际协议IP(Internet Protocol）主要功能：无连接数据报传送、数据报寻径和差错主要功能：无连接数据报传送、数据报寻径和差错处理处理IP层的特点层的特点提供无

18、连接的数据报传输机制。提供无连接的数据报传输机制。IP数据报协议数据报协议非常简单，不能保证传输的可靠性非常简单，不能保证传输的可靠性 qIP协议是点到点的协议。协议是点到点的协议。IP层点对点通信的一个层点对点通信的一个最大问题是寻径，即通过信宿最大问题是寻径，即通过信宿IP地址如何确定通信地址如何确定通信的下一点的问题。一旦确定了通信的下一点，点到的下一点的问题。一旦确定了通信的下一点，点到点通信便可建立起来点通信便可建立起来 IP数据报格式数据报格式nIP数据报格式：由报头和正文两部分组成。数据报格式：由报头和正文两部分组成。报头有报头有20字节的固定段和任字节的固定段和任选的变长段选的

19、变长段 版本版本头标长头标长 服务类型服务类型 总总 长长 度度 标标 识识 标标 志志 段段 偏偏 移移 量量生生 存存 时时 间间 协协 议议 头头 标标 校校 验验 和和 源源 IP 地地 址址 信信 宿宿 IP 地地 址址 任任 选选 项项填充域填充域 数数 据据 报报 头头数据区数据区0 4 8 15 16 20 24 31bit0 4 8 15 16 20 24 31bit 表表: IP: IP数据报格式数据报格式 IP地址模式地址模式IP地址用来惟一识别地址用来惟一识别Internet网中的计算机，任何两台计算机不网中的计算机，任何两台计算机不能具有相同的能具有相同的IP地址，地

20、址，在在1981年定义的年定义的IP版本版本4(IPV4）中，）中， IP地址长度为地址长度为4个字节个字节32位，位，包括网络编号和主机号两部分包括网络编号和主机号两部分 0 网网 络络 号号 主主 机机 号号1 0 网网 络络 号号 主主 机机 号号1 1 0 网网 络络 号号主主 机机 号号1 1 1 0 多目的地址（多点广播组地址）多目的地址（多点广播组地址）1 1 1 0 0 保保 留留 实实 验验 用用0 01616242431318 8表：表：IPIP地址模式地址模式 IP地址模式地址模式在在Internet中，按网络规模的大小，将中，按网络规模的大小，将IP地址分为地址分为A、

21、B、C三类，三类，D类是为同播定义的，类是为同播定义的，E类地址，保留为实验用。类地址，保留为实验用。IP地址用四组地址用四组十进制十进制点分表示，每组数的取值范围为点分表示，每组数的取值范围为0-255，利用圆点将各组分开。，利用圆点将各组分开。IP地址方案是为主机和路由器地址方案是为主机和路由器指定的高级协议地址指定的高级协议地址0127 A类地址：类地址：第第1字节表示网络号，第字节表示网络号，第2、3、4字节字节表示主机号，可以划分表示主机号，可以划分27个网络，每个网络有个网络，每个网络有224台主机。台主机。所所以以A类地址通常分配给规模特别庞大的网络使用类地址通常分配给规模特别庞

22、大的网络使用128191 B类地址：类地址：第第1、2字节表示网络号，可以划分字节表示网络号，可以划分214个网络，每个网络有个网络，每个网络有216台主机。台主机。所以所以B类地址通常分配给大类地址通常分配给大型网络使用型网络使用 192223 C类地址：类地址：第第1、2、3字节表示网络号，可以划字节表示网络号，可以划分分221个网络，每个网络有个网络，每个网络有28台主机。台主机。所以所以C类地址通常分配类地址通常分配给小型网络，如大量的局域网和校园网都使用给小型网络，如大量的局域网和校园网都使用C类地址类地址 地址解析协议（地址解析协议（ARP） qARP协议是协议是“Address

23、Resolution Protocol” 的缩写。的缩写。在局域网中，网络中实际传输的是在局域网中，网络中实际传输的是“帧帧”，帧里面是有目标，帧里面是有目标主机的主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目地址。但这个目标标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。的。q所谓所谓“地址解析地址解析”就是主机在发送帧前将目标就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成地址转换成目标目标MAC地址的过程，

24、即将一台计算机的地址的过程，即将一台计算机的IP地址翻译成等价地址翻译成等价的硬件地址的过程。的硬件地址的过程。q地址解析是一个网络内的地址解析是一个网络内的局部局部过程，即一台计算机能够解析过程，即一台计算机能够解析另一台计算机的充要条件是两台计算机都连在同一物理网络另一台计算机的充要条件是两台计算机都连在同一物理网络中，一台计算机无法解析远程网络上的计算机地址。中，一台计算机无法解析远程网络上的计算机地址。（IP软软件地址件地址 MAC硬件地址）硬件地址） 地址解析协议（地址解析协议（ARP）ARP定义了两类基本消息定义了两类基本消息q请求消息请求消息:一个请求消息，包含一个一个请求消息，

25、包含一个IP地址和对相地址和对相应硬件地址的请求应硬件地址的请求 q应答消息应答消息:一个应答消息既包含发来的一个应答消息既包含发来的IP地址，也地址，也包含相应的硬件地址包含相应的硬件地址 ARP标准精确规定了标准精确规定了ARP消息怎样在网上传递。协议消息怎样在网上传递。协议规定：所有规定：所有ARP请求消息都直接封装在请求消息都直接封装在LAN帧中，广播帧中，广播给网上所有计算机，每个计算机收到请求后都会检测给网上所有计算机，每个计算机收到请求后都会检测其中的其中的IP地址，与地址，与IP地址匹配的计算机发送一个应答，地址匹配的计算机发送一个应答，与与IP地址不匹配的计算机则会丢弃收到的

26、请求，不发地址不匹配的计算机则会丢弃收到的请求，不发任何应答任何应答 互连网控制消息协议（互连网控制消息协议（ICMP） qICMP是是“Internet Control Message Protocol” 。它是。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于协议族的一个子协议，用于在在IP主机、路由器之间传递控制消息。主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络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。通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息并不传输用户数据，但对于用户数据的传递这些控制消息并不传输用户数据，但对于用户数据的传递起着重要的作用起

27、着重要的作用 。q我们在网络中经常会使用到我们在网络中经常会使用到ICMP协议，只不过我们觉察协议，只不过我们觉察不到而已。不到而已。比如我们经常使用的用于检查网络通不通的比如我们经常使用的用于检查网络通不通的Ping命令，这个命令，这个“Ping”的过程实际上就是的过程实际上就是ICMP协议工协议工作的过程。作的过程。互连网控制报文协议的目的就是为了诊断将报文传送到目的互连网控制报文协议的目的就是为了诊断将报文传送到目的地有无错误，是地有无错误，是IP中不可分割的一部分，仅仅是关于网络问中不可分割的一部分，仅仅是关于网络问题的返回报告，并不是为了增加题的返回报告，并不是为了增加IP数据报的可

28、靠性数据报的可靠性 TCP协议协议 传输控制协议传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol):TCP是面向连接的协议，它提供两个网络设备是面向连接的协议，它提供两个网络设备间数据有保障的顺序传递间数据有保障的顺序传递。 TCP协议被称作一种端对端协议。协议被称作一种端对端协议。当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP协议会协议会让它们建立一个连接、发送和接收资料以及终止连接让它们建立一个连接、发送和接收资料以及终止连接传输控制协议传输控制协议TCP利用重发技术和拥塞控制机制，向应用程利用重发技术和拥塞控制机

29、制，向应用程序提供可靠的通信连接，使它能够自动适应网上的各种变序提供可靠的通信连接，使它能够自动适应网上的各种变化。即使在化。即使在 Internet 暂时出现堵塞的情况下，暂时出现堵塞的情况下，TCP也能也能够保证通信的可靠够保证通信的可靠 TCP协议协议IP协议只保证计算机能发送和接收分组资料，而协议只保证计算机能发送和接收分组资料，而TCP协议则可提供一个可靠的、可流控的、全双工协议则可提供一个可靠的、可流控的、全双工的信息流传输服务的信息流传输服务虽然虽然IP和和TCP这两个协议的功能不尽相同，也可这两个协议的功能不尽相同，也可以分开单独使用，但它们是在同一时期作为一个以分开单独使用，

30、但它们是在同一时期作为一个协议来设计的，幷且在功能上也是互补的。只有协议来设计的，幷且在功能上也是互补的。只有两者的结合，才能保证两者的结合，才能保证 Internet 在复杂的环在复杂的环境下正常运行。境下正常运行。凡是要连接到凡是要连接到 Internet 的计的计算机，都必须同时安装和使用这两个协议算机，都必须同时安装和使用这两个协议，因此，因此在实际中常把这两个协议统称作在实际中常把这两个协议统称作TCP/IP协议。协议。 TCP协议与协议与IP的关系的关系TCP使用使用IP来携带消息，每一个来携带消息，每一个TCP消息消息封装成一个封装成一个IP数据报后通过互联网。当数数据报后通过互

31、联网。当数据报到达目的主机，据报到达目的主机，IP将数据报的内容传将数据报的内容传给给TCP。注意：尽管。注意：尽管TCP使用使用IP来携带消来携带消息，但息，但IP并不阅读或干预这些消息。因而，并不阅读或干预这些消息。因而，TCP只把只把IP看作一个负责连接两个端点主看作一个负责连接两个端点主机的通信系统，而机的通信系统，而IP只把每个只把每个TCP消息看消息看作数据传输作数据传输 UDP（用户数据报）协议（用户数据报）协议UDP协议是英文协议是英文User Data gram Protocol的缩写，即用户数据报协议，的缩写，即用户数据报协议，UDP提供无连提供无连接的数据报服务（接的数据

32、报服务（TCP是面向连接的协议）是面向连接的协议）UDP不提供有保证的数据传送，也不保证数不提供有保证的数据传送，也不保证数据的传输顺序据的传输顺序 UDP协议与协议与TCP（传输控制协议）协议一样，（传输控制协议）协议一样，直接位于直接位于IP协议的顶层。协议的顶层。UDP和和TCP都属于都属于传输层协议传输层协议IPV6 随着互联网的迅速发展，随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将影响互联网的进间将被耗尽，地址空间的不足必将影响互联网的进一步发展。一步发展。新版新版IP于于1995年取得标准化，称为年取得标准化，称为IPv6。它简化。它

33、简化了了IP报文格式，把报文格式，把IP地址增加到地址增加到16字节字节128比特比特IPv4采用采用32位地址长度，只有大约位地址长度，只有大约43亿个地址。亿个地址。而而IPv6采用采用128位地址长度，几乎可以不受限制位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。除了解决地址短缺问题以外，还考虑地提供地址。除了解决地址短缺问题以外，还考虑了在了在IPv4中解决不好的其它问题。中解决不好的其它问题。8.3 路由器工作原理路由器工作原理 路由器的基本组织结构路由器的基本组织结构路由器实际上是一台计算机，只是多了一些连接不同网络介质类型路由器实际上是一台计算机，只是多了一些连接不同网络介质类型的网卡

34、而已的网卡而已网卡网卡1 1网卡网卡2 2接收接收/ /发送发送缓存区缓存区1 1接收接收/ /发送发送缓存区缓存区2 2IPIP协议处理软件协议处理软件路由选择表路由选择表IPIP路由软件路由软件图：路由器的基本组织结构图：路由器的基本组织结构 路由器的报文转发原理路由器的报文转发原理当当IP子网中的一台主机发送子网中的一台主机发送IP分组给分组给同一同一IP子网子网的另一的另一台主机时，它将直接把台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收分组送到网络上，对方就能收到。到。而要送给不同而要送给不同IP子网上的主机时，它要选择一个能子网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，

35、把到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由分组送给该路由器，由路由器负责把路由器负责把IP分组送到目的地。分组送到目的地。如果没有找到这样的如果没有找到这样的路由器，主机就把路由器，主机就把IP分组送给一个称为分组送给一个称为“缺省网关缺省网关（default gateway）”的路由器上。的路由器上。“缺省网关缺省网关”是每是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一个网络上的某台主机上的一个配置参数，它是接在同一个网络上的某个路由器端口的个路由器端口的IP地址地址目前目前TCPIP网络，全部是通过路由器互连起来的，网络，全部是通过路由器互连起来的，路路由器实现两个基本功能：一、负责对

36、由器实现两个基本功能：一、负责对IP分组的转发；二、分组的转发；二、负责与别的路由器进行联络，共同确定路由选择和维护负责与别的路由器进行联络，共同确定路由选择和维护路由表路由表 路由器的报文转发原理路由器的报文转发原理路由动作包括两项基本内容：寻径和转路由动作包括两项基本内容：寻径和转发。寻径发。寻径即判定到达目的地的最佳路径，即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。由路由选择算法来实现。转发转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。组。路由器首先在路由表中查找，判明是否路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点（路由器或知道如何将分组

37、发送到下一个站点（路由器或主机），如果路由器不知道如何发送分组，通主机），如果路由器不知道如何发送分组，通常将该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表常将该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点，如果目的网络直项将分组发送到下一个站点，如果目的网络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议（应的端口上。这就是路由转发协议（routed protocol） 路由选择表的生成和维护路由选择表的生成和维护路由选择表：路由选择表：是关于当前网络拓扑结构的信息并为网间所有是关于当前网络拓扑结构的信息并为网间所有的路由器

38、共享。的路由器共享。维护路由选择表功能：维护路由选择表功能：就是利用路由信息协议，随着网络拓就是利用路由信息协议，随着网络拓扑的变换不断地自动更新路由选择表的内容扑的变换不断地自动更新路由选择表的内容路由表的生成方式路由表的生成方式 q手工方式手工方式 q自动方式自动方式 路由选择表的生成和维护路由选择表的生成和维护任何路由器启动时，都必须获取一个初始的路由选择表。任何路由器启动时，都必须获取一个初始的路由选择表。不同的网不同的网络操作系统，获取初始路由选择表的方式可能不同。总的来说，有络操作系统，获取初始路由选择表的方式可能不同。总的来说，有三种方式三种方式q路由器启动时，从外存读入一个完整

39、的路由选择表，长驻内路由器启动时，从外存读入一个完整的路由选择表，长驻内存使用；系统关闭时，再将当前路由选择表（可能经过维护存使用；系统关闭时，再将当前路由选择表（可能经过维护更新）写回外存，供下次使用更新）写回外存，供下次使用 q路由器启动时，只提供一个空表，通过执行显示命令（比如路由器启动时，只提供一个空表，通过执行显示命令（比如批处理文件中的命令）来填充批处理文件中的命令）来填充 q路由器启动时，从与本路由器直接相连的各网络的地址中推路由器启动时，从与本路由器直接相连的各网络的地址中推导出一组初始路由，当然，通过初始路由只能访问相连网络导出一组初始路由，当然，通过初始路由只能访问相连网络

40、上的主机上的主机 由此可见，无论哪种情况，初始路由选择表总是不完善的，需要在由此可见，无论哪种情况，初始路由选择表总是不完善的，需要在运行过程中不断地加以补充和调整，这就是路由选择表的维护运行过程中不断地加以补充和调整，这就是路由选择表的维护 8.4 IP交换技术交换技术 传统的因特网传统的因特网路由器技术：主是基于共享介质类型的物路由器技术：主是基于共享介质类型的物理网络通过路由器互连而成，它适于低速数据通信；理网络通过路由器互连而成，它适于低速数据通信；共享介共享介质型网络结构，用户必须竞争网络资源；当用户数量增加时，质型网络结构，用户必须竞争网络资源；当用户数量增加时，每个用户获得的链路

41、传送能力将大幅度下降，不能保证用户每个用户获得的链路传送能力将大幅度下降，不能保证用户的通信服务质量要求的通信服务质量要求 IP交换（交换（IP Switch）是是Ipsilon公司在公司在1996年提出的年提出的一种多层交换技术。一种多层交换技术。IP交换技术是指人们常说的交换技术是指人们常说的IP over ATM技术。技术。IP交换技交换技术打算抛弃面向连接的术打算抛弃面向连接的ATM软件，而在软件，而在ATM硬件的基础之上硬件的基础之上直接实现无连接的直接实现无连接的IP选路。该方法是为了获得无连接的选路。该方法是为了获得无连接的IP的强壮性以及的强壮性以及ATM交换的高速、大容量等优

42、点交换的高速、大容量等优点 IP交换的构成及工作原理交换的构成及工作原理IP交换机的构成交换机的构成q由由ATM交换机、交换机、IP交换控制器组成交换控制器组成 ATMATM交换机交换机IP SwitchIP Switch控制器控制器通用交换管理通用交换管理协议（协议（GSMPGSMP）流管理协议流管理协议图：图：IPIP交换机结构交换机结构流管理协议流管理协议 IP交换的构成及工作原理交换的构成及工作原理IP交换机的工作原理交换机的工作原理qIP交换机系统启动阶段，就在交换机系统启动阶段，就在IP交换机和相邻交换机的控交换机和相邻交换机的控制软件之间建立一条默认的虚信道，随后这条信道将被用制

43、软件之间建立一条默认的虚信道，随后这条信道将被用作缺省的作缺省的IP数据报的跳到跳转移路径。数据报的跳到跳转移路径。在在ATM交换机和交换机和IP交换控制器之间所使用的控制协议为通用交换管理协议交换控制器之间所使用的控制协议为通用交换管理协议（GSMP），它使），它使IP交换控制器能对交换控制器能对ATM交换机进行完全交换机进行完全控制。控制。在在IP交换机之间运行的是流管理协议（交换机之间运行的是流管理协议（IFMP），该），该协议用于在两个协议用于在两个IP交换机之间传送数据，为了获得交换的交换机之间传送数据，为了获得交换的效益，它定义一种既具有效益，它定义一种既具有ATM标签也符合标签也符合IP流的机制流的机制q IP交换的基本概念是流的概念。交换的基本概念是流的概念。一个流是从一个流是从ATM交换机输交换机输入端口输入的一系列有先后关系的入端口输入的一系列有先后关系的IP包，包，它将由它将由IP交换控交换控制器的路由软件