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Ethernet 1 | Ethernet 2
IP network "development" | IP network "accounting"
|
|
| H I J
| | | |
--o-----o------o------o--
Ethernet 3
IP network "factory"
图7. 3个IP网络组成的internet
除了计算机D，每一台计算机都有象图1所示的TCP/IP协议栈。计算机D是路由器，
它和3网络相连所以有3个IP地址和3个物理地址。计算机D有和图3相类似的TCP/IP协
议栈，只不过它用3个ARP模块和3个以太网驱动程序代替了图2中所示的2 个。请记
住计算机D只有一个IP模块。
网络管理员分配了唯一的IP网络号给每一个以太网。但是IP网络号没有在图中表
示出来，而只给出了网络名字。
当A发送一个IP包给B时，其过程和上面举的单一网络的例子是一样的。任何处
于一个IP网络的计算机之间的通信和前面讨论的直接路径选择相同。
计算机D 和A 通信，他们是直接通信。计算机D和E通信，是直接的。计算机D
和H通信，是直接的。这是因为每一对都处于同一个IP网络。
但是，当计算机A和处于路由器另一端的计算机通信时，路径就不是直接的了。A
必须通过D把IP包传递到下一个IP网络。这种通信是间接的。
按这种路径走的IP包由IP模块和TCP，UDP，网络应用程序处理。
如果A 发送一个IP包给E，则源IP地址和源物理地址是A的，目的IP地址是E 的，
但是因为A的IP模块把IP包传递给D，所以目的物理地址是D的。
----------------------------------------
|address source destination|
----------------------------------------
|IP header A E |
|Ethernet header A D |
----------------------------------------
表 6.IP包的物理帧中的地址表示
（从A到E（D之前））
D的IP模块收到IP包然后向上解析目的IP地址，发现："这不是我的IP地址，"就
直接把IP包传递给了E。
----------------------------------------
|address source destination|
----------------------------------------
|IP header A E |
|Ethernet header D E |
----------------------------------------
表 7. IP包的物理帧中的地址表示
（从A到E（D之后））
一言以蔽之，对于直接通信，源IP地址和源物理地址都是发送者的，目的IP
地址和目的物理地址都是接收者的。对于间接通信，IP地址和物理地址不是这样的 。
这个例子是简化的。实际的网络是由许多的因素，比如许多的路由器和各种
各样的物理网络所组成。象例子一样的网络是有可能存在的因为有时网络管理员想
把一个大的以太网分开为了防止以太网的广播风暴。
5.3. IP模块选路原则
这一节的梗概只讲如何选路而不讲为什么。现在让我们来看一看IP模块
的选路原则或者说是算法吧。
对于一个要发的IP包，从上层进入IP，IP模块必须决定是直接选路还是间接
选路，然后IP模块要选择一个低层的网络接口。这些选择是通过咨询路由表后
作出的。
对于一个进来的IP包，从低层接口进入IP模块，IP模块必须决定是继续转发
还是把IP包往上层传递。如果IP包继续转发，则它被视为一个要发的IP包。
当一个进来的IP包到达则它不在同一个网络接口内继续传递。
这些决定是在IP包被送到低层接口以前作出的，也在ARP表被调用之前。
5.4 IP地址
网络管理员根据计算机隶属于什么IP网络分配给每一台计算机一个IP地址。
4字节中的一部分是网络号，其余部分是主机号。对于表1的计算机有IP地址为：
223.1.2.1,其中网络号为：223.1.2，主机号是1。
地址的一部分用作网络号，主机号是由4字节地址的上面的比特决定的。
在这本指南用的例子里的IP地址是类型C，意思是上3比特说明21比特是网络
号和8比特是主机号。这样就允许有2097152个类型C 的网络，每个网络可以
有254台主机。
IP地址空间是由NIC（网络信息中心）管理的。所有连到万维网的的局域
网都必须使用NIC分配的网络号。如果你建立了你自己的网络且你不准备连上
因特网，你仍然要从NIC那儿获得你的网络号。如果你坚持用你自己的号，那
么你冒着混乱的危险，当你连上另一个网时会使一些不可预料的事情发生。
5.5域名
人们习惯用名字识别计算机，而不是数字。一台名叫"alpha"的计算机可能
有IP地址：223.1.2.1。对于一些小的网络，这种"名字到IP地址"的信息经常保
存在每一台计算机的叫"hosts"文件里。对于一些大的网络，这种对应关系保存在
服务器上当需要时通过网络来访问。这种文件的其中几行可能是这样的：
223.1.2.1 alpha
223.1.2.2 beta
223.1.2.3 gamma
223.1.2.4 delta
223.1.3.2 epsilon
223.1.4.2 iota
IP地址在第一列，计算机名字在第二列。
大多数情况下，你可以保存同样的"hosts"文件在所有的计算机上。你可能
注意到了"delta"只有一个条目尽管它有3 个IP地址。因此Delta能够用3个中的
任意一个IP地址登录，用哪一个是没有关系的。当Delta 收到一个IP包并检查它
的目的地址，它会认可3个中的任意一个IP地址。
IP网络同样有自己的名字，如果你有3个IP网络，你的用以存储这些名字的
"network"文件会是下面的样子：
223.1.2 development
223.1.3 accounting
223.1.4 factory
网络号在第一列，对应的名字在第二列。
从这个例子中你可能已经发现了计算机"alpha"是网络"development"上的
1号计算机，beta是2号计算机诸如此类。你同样可以说"alpha"是"developme
nt.1"，beta是 "development.2"诸如此类。
对用户来说上述的hosts文件就已经足够了，但是网络管理员可能用下面的
行代表delta：
223.1.2.4 devnetrouter delta
223.1.3.1 facnetrouter
223.1.4.1 accnetrouter
hosts文件中的这些新3行给出了每一个delta的 IP地址和一个有意义的名。事实
上第一个IP地址的两个名字:"delta"和"devnetrouter"是同义字。在实践中，"delta"
代表计算机多种用途的名字，其他三个名字只是在管理IP路由表时会用到。
这些文件用于网络管理，网络应用程序给出了一个有意义的名字。其实在操纵int
ernet时他们是不需要的，但是他们给我们带来了方便。
5.6.路由表
IP模块是怎样知道用哪一个网络接口当发送IP包时？IP模块用从目的IP地址提取
出来IP网络号作为索引字查询路由表。
路由表的每一条路线包含在一行中。路由表的第一列是：IP网络号，直接路径选择
/间接路径选择标记，路由器的IP地址，接口号。每一个IP包传递时都要用到这张表。
在大多数计算机上路由表可以用"route"命令。路由表的内容是由网络管理员定
义的，因为是网络管理员分配IP地址给计算机。
5.7.直接路由选择细节
为了解释这个问题，让我们来看一看路由选择的位置（前面我们已经学过）：
--------- ---------
| alpha | | beta |
| 1 | | 1 |
--------- ---------
| |
--------o---------------o-
Ethernet 1
IP network "development"
图8. Close-up View of One IP Network
在alpha内的路由表可能是这样的：
--------------------------------------------------------------
|network direct/indirect flag router interface number|
--------------------------------------------------------------
|development direct <blank> 1 |
--------------------------------------------------------------
表 8. Example Simple Route Table
这些信息在UNIX系统下可以用"netstar -r"命令得到。在这个简单的网络里，所
有的计算机有统一的路由表。
为了讨论，这张表再次打印出来（没有网络号到网络名的对应关系）：
--------------------------------------------------------------
|network direct/indirect flag router interface number|
--------------------------------------------------------------
|223.1.2 direct <blank> 1 |
--------------------------------------------------------------
表 9. Example Simple Route Table with Numbers
5.8.选路步骤
alpha发送一个IP包给beta,IP包在alpha的IP模块里，目的IP地址是beta或者是
223.1.2.2。IP模块从IP地址中提取出网络号然后扫描路由表的第一列，在第一个
条目找到了匹配网络。
其他信息表明在这个网络的计算机能够直接到达通过接口1，ARP地址转换表
使我们得到了它的物理地址，然后这个物理帧直接经接口1到达了beta。
如果应用程序试图发数据到一个不在网络"development"上的IP地址，则IP
模块不能在路由表中找到匹配条目，IP模块将丢弃这个IP包。一些计算机会提供
"网络不可到达"的出错信息。
5.9.间接路由选择细节
现在，让我们来看一看复杂的路由选择步骤。
--------- --------- ---------
| alpha | | delta | |epsilon|
| 1 | |1 2 3| | 1 |
--------- --------- ---------
| | | | |
--------o---------------o- | -o----------------o--------
Ethernet 1 | Ethernet 2
IP network "Development" | IP network "accounting"
|
| --------
| | iota |
| | 1 |
| --------
| |
--o--------o--------
Ethernet 3
IP network "factory"
图 9. Close-up View of Three IP Networks
在alpha中的路由表是这样的：
---------------------------------------------------------------------
|network direct/indirect flag router interface number|
---------------------------------------------------------------------
|development direct <blank> 1 |
|accounting indirect devnetrouter 1 |
|factory indirect devnetrouter 1 |
---------------------------------------------------------------------
表 10. Alpha路由表
为了讨论路由表，用数字代替名字再把表画一遍：
--------------------------------------------------------------------
|network direct/indirect flag router interface number|
--------------------------------------------------------------------
|223.1.2 direct <blank> 1 |
|223.1.3 indirect 223.1.2.4 1 |
|223.1.4 indirect 223.1.2.4 1 |
--------------------------------------------------------------------
表11. Alpha 的用数字表示的路由表
在Alpha的路由表中的路由器是delta连到网络"development"上的IP地址
5.10.间接选路步骤
Alpha发送一个IP包给epsilon.IP包在alpha的IP模块中，目的IP地址是epsilon
(223.1.3.2)。IP模块从IP地址中提取出网络部分(223.1.3)然后扫描路由表的第一
列寻找匹配的网络，在第二个条目中找到它。
这个条目说明在网络223.1.3上的计算机通过路由器"devnetrouter"到达。Alpha
的IP模块通过ARP表把devnetrouter的IP地址翻译成物理地址，然后直接通过Alpha
的接口1把IP包发给devntrouter。IP包仍然包括epsilon的IP地址
IP包到达delta的网络"development"然后被传到delta的IP模块。目的IP地址被检
查因为它和delta的任何IP地址都不同，所以delta向前传递这个IP包。
Delta的IP模块从目的IP地址中提取出网络部分(223.1.3)然后扫描它的路由表寻
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