网站做淘宝联盟,网络推广软文怎么写,wordpress商业网站,泰安哪个做网站计算机网络#xff1a;网络层 - IP数据报的转发 基于终点转发最长前缀匹配二叉线索树路由表特殊路由特定主机路由默认路由 IP多播 基于终点转发
路由器转发报文时#xff0c;是通过报文中的目的地址字段来转发的#xff0c;也即是说路由器只知道终点的IP地址#xff0c;根… 计算机网络网络层 - IP数据报的转发 基于终点转发最长前缀匹配二叉线索树路由表特殊路由特定主机路由默认路由 IP多播 基于终点转发
路由器转发报文时是通过报文中的目的地址字段来转发的也即是说路由器只知道终点的IP地址根据这个地址来进行转发这叫做基于终点转发。
路由器拿到报文后决定把这个报文向哪一个路由器转发下一个收到报文的路由器也执行一样的操作通过一个一个路由器的接力传送直到分组的到达目的网络。 路由器内部存储了很多条目每个条目代表一个网络网络通常以网络地址/前缀长度或者是网络地址 网络掩码的形式 接下来我就用一个案例来介绍路由器是如何决定把数据报转发到下一个路由器的 源主机H1想要把数据报传输给主机H2源地址为128.1.2.193目的地址为128.1.1.132。 第一步先检测目的主机与源主机是否在同一个网络中 这个步骤是由源主机自己完成的如果在同一个网络中那么直接在网络内部通信即可无需路由器。
整个网络N1的网络前缀为128.1.2.192/26子网掩码为255.255.255.192。
源主机H1处于N1中将目的地址与源地址的子网掩码进行按位与看结果是否与源地址所处的网络N1相同从而判断目的主机与源主机是否在一个网络
128. 1. 1.132 //目的地址
255.255.255.192 // 子网掩码
----------------
128. 1. 1.128 // 结果最终结果为128.1.1.128与N1的网络前缀128..1.2.192不同所以不处于一个网络此时要交给路由器转发。
假设现在把报文已经递交给了路由器R1R1的转发表如下 第二步当路由器转发报文时根据自己的路由表一一进行网络前缀匹配 从上往下首先拿目的地址128.1.1.132与128.1.2.64/26进行前缀匹配/26的子网掩码为255.255.255.192进行计算
128. 1. 1.132 //目的地址
255.255.255.192 // 子网掩码
----------------
128. 1. 1.128 // 结果结果128.1.1.128与128.1.2.64/26不匹配说明不是通过该路由。
随后拿第二条进行匹配网络前缀为128.1.2.128/26子网掩码为255.255.255.192进行计算
128. 1. 1.132 //目的地址
255.255.255.192 // 子网掩码
----------------
128. 1. 1.128 // 结果结果128.1.1.128与1288.1.1.128/26匹配说明可以通过该路由转发于是通过该路由通过该接口把数据报转发出去。
如果下一个节点还是路由器则重复以上过程如果已经到达指定网络那么路由器的任务就结束了。 最长前缀匹配 有的时候路由器内部可能会有多个条目匹配此时要选择网络前缀最长的接口进行转发。 某个路由器转发数据报时目的地址为206.0.71.130该路由器的路由表如下
206.0.68.0/22 R1
206.0.71.128/25 R2先匹配第一条网络前缀206.0.68.0/22子网掩码为255.255.252.0将目的地址与子网掩码进行按位与
206. 0. 71.130 //目的地址
255.255.252. 0 // 子网掩码
----------------
206. 0. 68. 0 // 结果结果206.0.68.0和网络前缀206.0.68.0/22匹配说明可以通过路由器R1转发。
随后再匹配第二条网络前缀206.0.71.128/25子网掩码为255.255.255.128将目的地址与子网掩码进行按位与
206. 0. 71.130 //目的地址
255.255.252.128 // 子网掩码
----------------
206. 0. 68.128 // 结果结果206.0.68.128与网络前缀206.0.71.128/25也匹配可以通过路由器R2转发。
此时既可以通过R1也可以通过R2但是R1的网络前缀长度为/22而R2的网络前缀长度为/25所以选择R2进行转发这就是最长前缀匹配。
通过匹配更长的网络可以确保数据包被转发到最具体的网络而不是更广泛的网络。 为了提高最长前缀匹配的效率路由器会对条目排序把前缀长的条目放在前面 这样进行匹配时只需要从上往下匹配即可第一个匹配的网络一定是最长的无需在往下匹配了。 二叉线索树路由表
当转发表的项目数很大时为了进行更加有效的查找通常是将无分类编址的转发表存放在一种层次的数据结构中然后自上而下地按层次进行查找。这里最常用的就是二叉线索树(binary trie)它是一种特殊结构的树。
IP 地址中从左到右的比特值决定了从根节点逐层向下延伸的路径而二叉线索中的各个路径就代表转发表中存放的各个网络前缀。
为了简化二叉线索的结构用每条路由中网络前缀的唯一前缀来构造二叉线索。在进行查找时只要和唯一前缀相匹配就表示和这条路由相匹配。
比如下图 对于第一条地址其网络前缀为01000110.0.0.0现在确定该网络前缀的唯一前缀
第一位0该路由表中有其它的地址第一位也是0不是唯一前缀前两位01该路由表中有其它的地址前两位也是01不是唯一前缀前三位010该路由表中有其它的地址前三位也是010不是唯一前缀前四位0100该路由表中没有其它的地址前四位是0100是唯一前缀
因此第一个条目的唯一前缀就是0100利用这个前缀构建节点也就是图中的蓝色路径。
要将二叉线索用于转发表中还必须使二叉线索中的每一个叶节点包含对应的网络前缀和子网掩码。当搜索到一个叶节点时就必须将目的 IP 地址和该叶节点的子网掩码进行按位与运算看结果是否与对应的网络前缀相匹配。若匹配就按下一跳的接口转发该分组否则就丢弃该分组。 特殊路由
在路由表中还存在两种特殊的路由特定主机路由和默认路由
特定主机路由
特定主机路由是指针对特定 IP 地址的路由条目。它明确指定了到达该主机的路径包括下一跳路由器和网络接口。这种路由的子网掩码为255.255.255.255
相比于一般的路由特定主机路由的优先级是最高的这可以从最长前缀匹配的角度理解其前缀长度为/32
应用场景
当需要与特定主机建立直接连接时例如访问特定服务器或设备。当需要优化特定主机的网络性能时例如将数据包直接转发到目标主机避免经过其他路由器。
默认路由
默认路由是指当路由器无法找到与目的 IP 地址匹配的路由时会使用的路由条目。它通常指向一个默认网关负责将数据包转发到其他网络。
该路由的网络前缀为0.0.0.0/0一般是最后一个匹配的路由只有当前所有的条目都匹配不上才会走这个条目。 IP多播
如图所示 现在一个服务器要同时给90台主机提供相同的服务如果采用单播的方式那么同样一份数据就要拷贝90份发送出去这会造成大量资源浪费对此我们会采用IP多播的方式。
如图所示 在服务器发送数据报时只发送一份随后路由器根据多播将其复制多分发送给指定的路由器后面的路由器也重复该过程。直到该数据报传输到一个局域网内部。
IP 多播所传送的分组需要使用多播 IP 地址也就是 D 类IP 地址。多播地址只能用于目的地址而不能用于源地址。
IP 多播可以分为两种一种是只在本局域网上进行硬件多播另一种则是在互联网的范围进行多播。在互联网上进行多播的最后阶段还是要把多播数据报在局域网上用硬件多播交付多播组的所有成员。
