基本概念：
IP协议的报头
IP地址不够用怎么办？
方案一：动态分布IP地址（上网就分配，不上网就不分配）
方案二：NAT机制（网络地址映射``）
首先把IP地址分为两大类
引入上述私网IP，那么怎么通信呢？
那么具体内网访问外网IP是怎么实现的呢
网段划分
IP地址分为两个部分, ⽹络号和主机号
那么问题来了, ⼿动管理子网内的IP, 是⼀个相当麻烦的事情.
• 有⼀种技术叫做DHCP, 能够⾃动的给⼦⽹内新增主机节点分配IP地址, 避免了⼿动管理IP的不便.
• ⼀般的路由器都带有DHCP功能. 因此路由器也可以看做⼀个DHCP服务器.
子网掩码
过去曾经提出⼀种划分⽹络号和主机号的⽅案, 把所有IP 地址分为五类, 如下图所⽰。
随着Internet的⻜速发展,这种划分⽅案的局限性很快显现出来,⼤多数组织都申请B类⽹络地址, 导致B类地址很快就分配完了, ⽽A类却浪费了⼤量地址;
• 例如, 申请了⼀个B类地址, 理论上⼀个⼦⽹内能允许6万5千多个主机. A类地址的⼦⽹内的主机数更多.
• 然⽽实际⽹络架设中, 不会存在⼀个⼦⽹内有这么多的情况. 因此⼤量的IP地址都被浪费掉了.
针对这种情况提出了新的划分⽅案, 称为CIDR(Classless Interdomain Routing):
• 引⼊⼀个额外的⼦⽹掩码(subnet mask)来区分⽹络号和主机号;
• ⼦⽹掩码也是⼀个32位的正整数. 通常⽤⼀串 “0” 来结尾;
• 将IP地址和⼦⽹掩码进⾏ “按位与” 操作, 得到的结果就是⽹络号;
• ⽹络号和主机号的划分与这个IP地址是A类、B类还是C类⽆关;
路由选择
在复杂的⽹络结构中, 找出⼀条通往终点的路线;路由的过程, 是⼀跳⼀跳(Hop by Hop) “问路” 的过程.
所谓 “⼀跳” 就是数据链路层中的⼀个区间. 具体在以太⽹中指从源MAC地址到⽬的MAC地址之间的帧传输区间.
IP数据包的传输过程也和问路⼀样.
• 路由表可以使⽤route命令查看
• 如果⽬的IP命中了路由表, 就直接转发即可;
• 路由表中的最后⼀⾏,主要由下⼀跳地址和发送接⼝两部分组成,当⽬的地址与路由表中其它⾏都不匹配时,就按缺省路由条⽬规定的接⼝发送到下⼀跳地址。
假设某主机上的⽹络接⼝配置和路由表如下:
• 这台主机有两个⽹络接⼝,⼀个⽹络接⼝连到192.168.10.0/24⽹络,另⼀个⽹络接⼝连到192.168.56.0/24⽹络;
• 路由表的Destination是⽬的⽹络地址,Genmask是⼦⽹掩码,Gateway是下⼀跳地址,Iface是发送接⼝,Flags中的U标志表⽰此条⽬有效(可以禁⽤某些 条⽬),G标志表⽰此条⽬的下⼀跳地址是某个路由器的地址,没有G标志的条⽬表⽰⽬的⽹络地址是与本机接⼝直接相连的⽹络,不必经路由器转发;转发过程例1: 如果要发送的数据包的⽬的地址是192.168.56.3
• 跟第⼀⾏的⼦⽹掩码做与运算得 到192.168.56.0,与第⼀⾏的⽬的⽹络地址不符
• 再跟第⼆⾏的⼦⽹掩码做与运算得 到192.168.56.0,正是第⼆⾏的⽬的⽹络地址,因此从eth1接⼝发送出去;
• 由于192.168.56.0/24正 是与eth1 接⼝直接相连的⽹络,因此可以直接发到⽬的主机,不需要经路由器转发;
转发过程例2: 如果要发送的数据包的⽬的地址是202.10.1.2
• 依次和路由表前⼏项进⾏对⽐, 发现都不匹配;
• 按缺省路由条⽬, 从eth0接⼝发出去, 发往192.168.10.1路由器;
• 由192.168.10.1路由器根据它的路由表决定下⼀跳地址;
路由表生成算法
路由表可以由⽹络管理员⼿动维护(静态路由), 也可以通过⼀些算法⾃动⽣成(动态路由). 例如距离向量算法, LS算法, Dijkstra算法等.
