305-389We learned in the previous c

305-389
We learned in the previous chapter that the transport layer provides various forms of
process-to-process communication by relying on the network layer’s host-to-host
communication service. We also learned that the transport layer does so without any
knowledge about how the network layer actually implements this service. So perhaps
you’re now wondering, what’s under the hood of the host-to-host communication
service, what makes it tick?
In this chapter, we’ll learn exactly how the network layer implements the hostto-
host communication service. We’ll see that unlike the transport and application
layers, there is a piece of the network layer in each and every host and router in the
network. Because of this, network-layer protocols are among the most challenging
(and therefore among the most interesting!) in the protocol stack.
The network layer is also one of the most complex layers in the protocol stack,
and so we’ll have a lot of ground to cover here. We’ll begin our study with an
overview of the network layer and the services it can provide. We’ll then examine
two broad approaches towards structuring network-layer packet delivery—the datagram
and the virtual-circuit model—and see the fundamental role that addressing
plays in delivering a packet to its destination host.
In this chapter, we’ll make an important distinction between the forwarding
and routing functions of the network layer. Forwarding involves the transfer of a
packet from an incoming link to an outgoing link within a single router. Routing
involves all of a network’s routers, whose collective interactions via routing protocols
determine the paths that packets take on their trips from source to destination
node. This will be an important distinction to keep in mind as you progress through
this chapter.
In order to deepen our understanding of packet forwarding, we’ll look “inside”
a router—at its hardware architecture and organization. We’ll then look at packet
forwarding in the Internet, along with the celebrated Internet Protocol (IP). We’ll
investigate network-layer addressing and the IPv4 datagram format. We’ll then
explore network address translation (NAT), datagram fragmentation, the Internet
Control Message Protocol (ICMP), and IPv6.
We’ll then turn our attention to the network layer’s routing function. We’ll see
that the job of a routing algorithm is to determine good paths (equivalently, routes)
from senders to receivers. We’ll first study the theory of routing algorithms, concentrating
on the two most prevalent classes of algorithms: link-state and distancevector
algorithms. Since the complexity of routing algorithms grows considerably
as the number of network routers increases, hierarchical routing approaches will
also be of interest. We’ll then see how theory is put into practice when we cover the
Internet’s intra-autonomous system routing protocols (RIP, OSPF, and IS-IS) and its
inter-autonomous system routing protocol, BGP. We’ll close this chapter with a discussion
of broadcast and multicast routing.
In summary, this chapter has three major parts. The first part, Sections 4.1 and
4.2, covers network-layer functions and services. The second part, Sections 4.3 and
4.4, covers forwarding. Finally, the third part, Sections 4.5 through 4.7, covers
routing.
4.1 Introduction
Figure 4.1 shows a simple network with two hosts, H1 and H2, and several routers
on the path between H1 and H2. Suppose that H1 is sending information to H2, and
consider the role of the network layer in these hosts and in the intervening routers.
The network layer in H1 takes segments from the transport layer in H1, encapsulates
each segment into a datagram (that is, a network-layer packet), and then sends
the datagrams to its nearby router, R1. At the receiving host, H2, the network layer
receives the datagrams from its nearby router R2, extracts the transport-layer segments,
and delivers the segments up to the transport layer at H2. The primary role of
the routers is to forward datagrams from input links to output links. Note that the
routers in Figure 4.1 are shown with a truncated protocol stack, that is, with no
upper layers above the network layer, because (except for control purposes) routers
do not run application- and transport-layer protocols such as those we examined in
Chapters 2 and 3. 4.1.1 Forwarding and Routing
The role of the network layer is thus deceptively simple—to move packets from a
sending host to a receiving host. To do so, two important network-layer functions
can be identified:
• Forwarding. When a packet arrives at a router’s input link, the router must move
the packet to the appropriate output link. For example, a packet arriving from
Host H1 to Router R1 must be forwarded to the next router on a path to H2. In
Section 4.3, we’ll look inside a router and examine how a packet is actually forwarded
from an input link to an output link within a router.
• Routing. The network layer must determine the route or path taken by packets as
they flow from a sender to a receiver. The algorithms that calculate these paths
are referred to as routing algorithms. A routing algorithm would determine, for
example, the path along which packets flow from H1 to H2.
The terms forwarding and routing are often used interchangeably by authors discussing
the network layer. We’ll use these terms much more precisely in this book.
Forwarding refers to the router-local action of transferring a packet from an input link
interface to the appropriate output link interface. Routing refers to the network-wide
process that determines the end-to-end paths that packets take from source to destination.
Using a driving analogy, consider the trip from Pennsylvania to Florida undertaken
by our traveler back in Section 1.3.1. During this trip, our driver passes through
many interchanges en route to Florida. We can think of forwarding as the process of
getting through a single interchange: A car enters the interchange from one road and
determines which road it should take to leave the interchange. We can think of routing
as the process of planning the trip from Pennsylvania to Florida: Before embarking on
the trip, the driver has consulted a map and chosen one of many paths possible, with
each path consisting of a series of road segments connected at interchanges.
Every router has a forwarding table. A router forwards a packet by examining
the value of a field in the arriving packet’s header, and then using this header
value to index into the router’s forwarding table. The value stored in the forwarding
table entry for that header indicates the router’s outgoing link interface to
which that packet is to be forwarded. Depending on the network-layer protocol,
the header value could be the destination address of the packet or an indication of
the connection to which the packet belongs. Figure 4.2 provides an example. In
Figure 4.2, a packet with a header field value of 0111 arrives to a router. The
router indexes into its forwarding table and determines that the output link
interface for this packet is interface 2. The router then internally forwards the
packet to interface 2. In Section 4.3, we’ll look inside a router and examine the
forwarding function in much greater detail.
You might now be wondering how the forwarding tables in the routers are configured.
This is a crucial issue, one that exposes the important interplay between


routing and forwarding. As shown in Figure 4.2, the routing algorithm determines
the values that are inserted into the routers’ forwarding tables. The routing algorithm
may be centralized (e.g., with an algorithm executing on a central site and downloading
routing information to each of the routers) or decentralized (i.e., with a
piece of the distributed routing algorithm running in each router). In either case, a
router receives routing protocol messages, which are used to configure its forwarding
table. The distinct and different purposes of the forwarding and routing functions
can be further illustrated by considering the hypothetical (and unrealistic, but
technically feasible) case of a network in which all forwarding tables are configured
directly by human network operators physically present at the routers. In this case,
no routing protocols would be required! Of course, the human operators would need
to interact with each other to ensure that the forwarding tables were configured in
such a way that packets reached their intended destinations. It’s also likely that
human configuration would be more error-prone and much slower to respond to
changes in the network topology than a routing protocol. We’re thus fortunate that
all networks have both a forwarding and a routing function!









While we’re on the topic of terminology, it’s worth mentioning two other terms
that are often used interchangeably, but that we will use more carefully. We’ll reserve
the term packet switch to mean a general packet-switching device that transfers a
packet from input link interface to output link interface, according to the value in a field
in the header of the packet. Some packet switches, called link-layer switches (examined
in Chapter 5), base their forwarding decision on values in the fields of the linklayer
frame; switches are thus referred to as link-layer (layer 2) devices. Other packet
switches, called routers, base their forwarding decision on the value in the networklayer
field. Routers are thus network-layer (layer 3) devices, but must also implement
layer 2 protocols as well, since layer 3 devices require the services of layer 2 to implement
their (layer 3) functionality. (To fully appreciate this important distinction, you
might want to review Section 1.5.2, where we discuss network-layer datagrams and
link-layer frames and their relationship.) To confuse matters, marketing literature often
refers to “layer 3 switches” for routers with Ethernet interfaces, but these are really
layer 3 devices. Since

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

305-389เราได้เรียนรู้ในบทก่อนหน้านี้ที่ชั้นของการขนส่งรูปแบบต่าง ๆกระบวนการกระบวนการสื่อสาร โดยอาศัยชั้นเครือข่ายของโฮสต์โฮสต์บริการสื่อสาร เรายังได้เรียนรู้ว่า ชั้นขนส่งไม่ได้โดยไม่ต้องมีความรู้เกี่ยวกับวิธีชั้นเครือข่ายจริงใช้บริการนี้ ดังนั้นบางทีคุณตอนนี้สงสัย มีอะไรภายใต้กระโปรงหน้ารถของการสื่อสารโฮสต์โฮสต์การบริการ สิ่งที่ทำให้ขีดในบทนี้ เราจะได้เรียนรู้ว่าวิธีชั้นเครือข่ายใช้ hostto-บริการโฮสต์การสื่อสาร เราจะเห็นว่าแตกต่างจากการขนส่งและโปรแกรมประยุกต์ชั้น มีชิ้นส่วนของเลเยอร์เครือข่ายในแต่ละโฮสต์และเราเตอร์ในตัวเครือข่าย ด้วยเหตุนี้ เครือข่ายเลเยอร์โพรโทคอลมีความท้าทายมากที่สุด(และนี่น่าสนใจมากที่สุด!) ในกองซ้อนของโพรโทคอลชั้นเครือข่ายยังเป็นหนึ่งในที่สุดชั้นในสแตกโพรโทคอลและ เพื่อเราจะมีดินกลบที่นี่ เราจะเริ่มเราศึกษากับการภาพรวมของชั้นเครือข่ายและบริการที่ช่วยให้สามารถ เราจะตรวจสอบแล้วสองวิธีสะดวกต่อการจัดโครงสร้างการจัดส่งแพคเก็ตเครือข่ายเลเยอร์ — เดตาแกรมและแบบเสมือนวงจร — ดูบทบาทพื้นฐานที่กำหนดเล่นในการส่งแพคเก็ตของโฮสต์ปลายทางในบทนี้ เราจะทำให้ความแตกต่างสำคัญระหว่างที่ส่งต่อและหน้าที่สายงานการผลิตของชั้นเครือข่าย ส่งการโอนย้ายที่เกี่ยวข้องกับการแพ็คเก็ตจากการเชื่อมโยงเข้ากับการเชื่อมโยงขาออกภายในเราเตอร์เดียว สายงานการผลิตเกี่ยวข้องกับเราเตอร์เครือข่าย การโต้ตอบรวมที่ผ่านโพรโทคอสายงานการผลิตทั้งหมดกำหนดเส้นทางที่แพคเก็ตบนตัวเดินจากต้นทางไปปลายทางโหน นี้จะมีความแตกต่างสำคัญต้องจำไว้เป็นคุณความคืบหน้าผ่านบทนี้การอย่างลึกซึ้งเข้าใจส่ง packet ของเรา เราจะมอง "ภายใน"เตอร์ซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์และองค์กร แล้วเราจะดูที่แพคเก็ตส่งต่อในอินเทอร์เน็ต พร้อมกับการเฉลิมฉลองอินเทอร์เน็ตโพรโทคอล (IP) เราจะตรวจสอบแก้ปัญหาชั้นเครือข่ายและรูปแบบดาต้าแกรมของ IPv4 เราพบแล้วสำรวจเครือข่ายที่อยู่การแปล (NAT), เดตาแกรมกระจายตัว อินเทอร์เน็ตควบคุมข้อความโพรโทคอล (ICMP), และ IPv6เราจะเปิดเราสนใจทำงานสายงานการผลิตของเลเยอร์เครือข่าย เราจะเห็นว่า งานของอัลกอริทึมการสายงานการผลิตจะกำหนดเส้นทางที่ดี (equivalently เส้นทาง)จากผู้ส่งถึงผู้รับ เราจะต้องศึกษาทฤษฎีของเส้นทางอัลกอริทึม concentratingบน 2 ชั้นแพร่หลายมากที่สุดของอัลกอริทึม: สถานะการเชื่อมโยงและ distancevectorอัลกอริทึมการ เนื่องจากความซับซ้อนของอัลกอริทึมสายเติบโตขึ้นมากจะเป็นหมายเลขของเครือข่ายเราเตอร์เพิ่มขึ้น วิธีลำดับสายงานการผลิตยัง จะน่าสนใจ เราจะเห็นแล้วว่าทฤษฎีอยู่ในการปฏิบัติเมื่อเราครอบคลุมการของอินเทอร์เน็ตระบบอิสระภายในสายงานการผลิตโพรโทคอล (RIP, OSPF และ IS IS) และรโทคอสายงานการผลิตระบบระหว่างอิสระ ปอนด์ เราจะปิดบทนี้ ด้วยการสนทนาออกอากาศและแบบหลายผู้รับสายในสรุป บทนี้มี 3 ส่วนหลัก ส่วนแรก ส่วน 4.1 และ4.2 ครอบคลุมเครือข่ายเลเยอร์ฟังก์ชันและบริการ ส่วนที่สอง 4.3 ส่วน และ4.4 ครอบคลุมการส่งต่อ สุดท้าย ส่วนสาม ส่วน 4.5 ถึง 4.7 ครอบคลุมสายงานการผลิต4.1 บทนำรูปที่ 4.1 แสดงเครือข่ายโฮสต์สอง H1 H2 และเราเตอร์หลายอย่างบนเส้นทางระหว่าง H1 และ H2 สมมติว่า H1 จะส่งข้อมูลไปยัง H2 และพิจารณาบทบาทของเลเยอร์เครือข่ายเหล่านี้โฮสต์ และเราเตอร์อยู่ระหว่างกลางชั้นเครือข่ายใน H1 จะเซ็กเมนต์จากชั้นการขนส่งใน H1, encapsulatesแต่ละเซกเมนต์เป็นดาต้าแกรม (นั่นคือ การแพคเก็ตเครือข่ายเลเยอร์), และจากนั้นส่งdatagrams ของเราเตอร์ใกล้เคียง R1 ที่รับโฮสต์ H2 ชั้นเครือข่ายรับ datagrams จากเราเตอร์ใกล้เคียงของ R2 แยกเซ็กเมนต์ของเลเยอร์ขนส่งและจัดส่งเซ็กเมนต์ถึงชั้นการขนส่งที่ H2 หน้าที่หลักของเราเตอร์จะส่ง datagrams จากการป้อนข้อมูลการเชื่อมโยงการเชื่อมโยงออก หมายเหตุว่าเราเตอร์ในรูป 4.1 จะมีสแต็คการโพรโทคอลตัด ที่เป็น มีบนชั้นเหนือชั้นเครือข่าย เนื่องจาก (ยกเว้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการควบคุม) เราเตอร์เรียกใช้โปรแกรมประยุกต์ และขนส่งชั้นโพรโทคอลเช่นเราตรวจสอบในบทที่ 2 และ 3 4.1.1 ส่งต่อ และสายงานการผลิตบทบาทของเลเยอร์เครือข่ายเป็นคนง่าย — ย้ายแพ็คเก็ตจากการโฮสต์ที่ส่งไปยังโฮสต์รับ ดัง ฟังก์ชันสำคัญเครือข่ายชั้นสองสามารถระบุ:•ส่งต่อ เมื่อแพคเก็ตมาที่เชื่อมโยงสำหรับการป้อนค่าของเราเตอร์ ต้องย้ายเราเตอร์แพคเก็ตเพื่อเชื่อมโยงผลผลิตที่เหมาะสม ตัวอย่าง แพ็คเก็ตที่มาจากH1 โฮสต์การเราเตอร์ R1 ต้องถูกส่งต่อไปยังเราเตอร์ถัดไปบนเส้นทางไป H2 ในส่วน 4.3 ที่เราจะค้นหาภายในเราเตอร์ และตรวจสอบว่าแพคเก็ตจะส่งต่อจริงจากการเชื่อมโยงเข้ากับการเชื่อมโยงผลผลิตภายในเราเตอร์•เส้นทาง ชั้นเครือข่ายต้องกำหนดเส้นทางหรือเส้นทางที่ดำเนินการ โดยส่งข้อมูลเป็นจะไหลจากผู้ส่งถึงเครื่องรับ อัลกอริทึมที่คำนวณเส้นทางเหล่านี้อย่างเป็นอัลกอริทึมที่สายงานการผลิต จะกำหนดขั้นตอนวิธีการสายงานการผลิต การตัวอย่าง เส้นทางไปตามกระแสที่แพ็กเก็ตจาก H1 กับ H2เงื่อนไขการส่งต่อ และสายงานการผลิตมักจะใช้สลับกัน โดยผู้เขียนสนทนาชั้นเครือข่าย เราจะใช้เงื่อนไขเหล่านี้ชัดเจนมากในหนังสือเล่มนี้ส่งต่อหมายถึงการกระทำภายในเราเตอร์ของแพคเก็ตโอนย้ายจากการเชื่อมโยงสัญญาณอินเทอร์เฟซอินเทอร์เฟซสำหรับการเชื่อมโยงผลผลิตที่เหมาะสม สายงานการผลิตอ้างอิงถึงทั้งเครือข่ายกระบวนการที่กำหนดเส้นทางสุดท้ายที่แพคเก็ตจากต้นทางไปปลายทางใช้คำว่าขับ พิจารณาเดินทางจากรัฐเพนซิลวาเนียไปฟลอริด้าที่ดำเนินการโดยเราเดินทางกลับในส่วน 1.3.1 ในระหว่างการเดินทางนี้ เราควบคุมผ่านหลาย interchanges เส้นไปฟลอริด้า เราสามารถคิดเป็นกระบวนการที่ส่งต่อต่าง ๆ แลกเปลี่ยนที่เดียว: รถป้อนการแลกเปลี่ยนจากถนนหนึ่ง และกำหนดถนนใดก็ควรนำไปแลกเปลี่ยน เราสามารถคิดถึงสายงานการผลิตเป็นกระบวนการวางแผนการเดินทางจากรัฐเพนซิลวาเนียไปฟลอริด้า: ก่อนที่ล่วงการเดินทาง โปรแกรมควบคุมได้รับการพิจารณาแผนที่และเป็นไปได้หลายเส้นทาง ท่านหนึ่งด้วยแต่ละเส้นทางที่ประกอบด้วยชุดของส่วนถนนเชื่อมต่อที่ interchangesเราเตอร์ทุกตารางส่งต่อได้ เราเตอร์ส่งต่อแพคเก็ต โดยตรวจสอบค่าของฟิลด์ในแพ็คเก็ตเดินทางเข้ามาหัวข้อ และจากนั้น ใช้หัวข้อนี้ค่าดัชนีในตารางส่งของ ค่าที่เก็บอยู่ในการส่งต่อของขาเชื่อมโยงอินเทอร์เฟซเพื่อบ่งชี้รายการตารางในหัวข้อที่ซึ่ง packet นั้นจะถูกส่งต่อ ขึ้นอยู่กับโพรโทคอลเลเยอร์เครือข่ายค่าของส่วนหัวสามารถอยู่ปลายทางของแพคเก็ตหรือตัวบ่งชี้ของการเชื่อมต่อที่เป็นสมาชิกของแพคเก็ต รูปที่ 4.2 แสดงตัวอย่าง ในรูป 4.2 แพคเก็ตกับค่าฟิลด์หัวข้อ 0111 ถึงเราเตอร์ ที่เราเตอร์ดัชนีลงในตารางการส่งต่อ และกำหนดให้ผลผลิตที่เชื่อมโยงอินเทอร์เฟซสำหรับแพคเก็ตนี้มีอินเทอร์เฟส 2 เราเตอร์แล้วภายในส่งต่อแพคเก็ตการอินเทอร์เฟส 2 ส่วน 4.3 เราจะค้นหาภายในเราเตอร์ และตรวจสอบการส่งต่อฟังก์ชันรายละเอียดมากมากกว่าYou might now be wondering how the forwarding tables in the routers are configured.This is a crucial issue, one that exposes the important interplay betweenrouting and forwarding. As shown in Figure 4.2, the routing algorithm determinesthe values that are inserted into the routers’ forwarding tables. The routing algorithmmay be centralized (e.g., with an algorithm executing on a central site and downloadingrouting information to each of the routers) or decentralized (i.e., with apiece of the distributed routing algorithm running in each router). In either case, arouter receives routing protocol messages, which are used to configure its forwardingtable. The distinct and different purposes of the forwarding and routing functionscan be further illustrated by considering the hypothetical (and unrealistic, buttechnically feasible) case of a network in which all forwarding tables are configureddirectly by human network operators physically present at the routers. In this case,no routing protocols would be required! Of course, the human operators would needto interact with each other to ensure that the forwarding tables were configured insuch a way that packets reached their intended destinations. It’s also likely thathuman configuration would be more error-prone and much slower to respond tochanges in the network topology than a routing protocol. We’re thus fortunate thatall networks have both a forwarding and a routing function!While we’re on the topic of terminology, it’s worth mentioning two other termsthat are often used interchangeably, but that we will use more carefully. We’ll reservethe term packet switch to mean a general packet-switching device that transfers apacket from input link interface to output link interface, according to the value in a fieldin the header of the packet. Some packet switches, called link-layer switches (examinedin Chapter 5), base their forwarding decision on values in the fields of the linklayerframe; switches are thus referred to as link-layer (layer 2) devices. Other packetswitches, called routers, base their forwarding decision on the value in the networklayerfield. Routers are thus network-layer (layer 3) devices, but must also implementlayer 2 protocols as well, since layer 3 devices require the services of layer 2 to implementtheir (layer 3) functionality. (To fully appreciate this important distinction, youmight want to review Section 1.5.2, where we discuss network-layer datagrams andlink-layer frames and their relationship.) To confuse matters, marketing literature oftenrefers to “layer 3 switches” for routers with Ethernet interfaces, but these are reallylayer 3 devices. Since

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

305-389 เราได้เรียนรู้ในบทก่อนหน้านี้ที่ชั้นการขนส่งให้รูปแบบต่างๆของกระบวนการสื่อสารเพื่อกระบวนการโดยอาศัยโฮสต์ที่จะเป็นเจ้าภาพเลเยอร์เครือข่ายของบริการการสื่อสาร นอกจากนี้เรายังได้เรียนรู้ว่าชั้นของการขนส่งไม่ได้โดยไม่ต้องมีความรู้เกี่ยวกับวิธีการเลเยอร์เครือข่ายจริงใช้บริการนี้ ดังนั้นบางทีคุณตอนนี้สงสัยว่าสิ่งที่อยู่ใต้ฝากระโปรงของการสื่อสารเป็นเจ้าภาพการโฮสต์บริการสิ่งที่ทำให้มันติ๊ก? ในบทนี้เราจะเรียนรู้ว่าวิธีเลเยอร์เครือข่ายดำเนินการ hostto- บริการการสื่อสารเป็นเจ้าภาพ เราจะเห็นว่าแตกต่างจากการขนส่งและการประยุกต์ใช้ชั้นมีชิ้นส่วนของเลเยอร์เครือข่ายในแต่ละและโฮสต์ทุกคนและเราเตอร์ในเครือข่าย ด้วยเหตุนี้โปรโตคอลเครือข่ายชั้นอยู่ในหมู่ที่ท้าทายมากที่สุด(และในหมู่ที่น่าสนใจมากที่สุด!) ในกองโปรโตคอล. เลเยอร์เครือข่ายยังเป็นหนึ่งในชั้นที่ซับซ้อนมากที่สุดในกองโปรโตคอลและเพื่อให้เราจะมีจำนวนมากของพื้นดินที่จะครอบคลุมที่นี่ เราจะเริ่มการศึกษาของเราที่มีภาพรวมของเลเยอร์เครือข่ายและบริการที่สามารถให้ จากนั้นเราจะตรวจสอบทั้งสองวิธีในวงกว้างต่อโครงสร้างชั้นเครือข่ายดาต้าได้จัดส่งแพ็คเก็ตและวงจรเสมือนแบบและดูบทบาทพื้นฐานที่อยู่เล่นในการส่งมอบแพ็คเก็ตไปยังโฮสต์ปลายทาง. ในบทนี้เราจะทำให้ แตกต่างที่สำคัญระหว่างการส่งต่อและการทำงานของเส้นทางเลเยอร์เครือข่าย การส่งต่อที่เกี่ยวข้องกับการโอนที่แพ็คเก็ตจากการเชื่อมโยงเข้ามาเพื่อการเชื่อมโยงขาออกภายในเราเตอร์เดียว สายงานการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการทั้งหมดของเราเตอร์เครือข่ายของการมีปฏิสัมพันธ์ร่วมกันผ่านโปรโตคอลเส้นทางตรวจสอบเส้นทางที่แพ็คเก็ตใช้เวลาในการเดินทางของพวกเขาจากแหล่งไปยังปลายทางโหนด นี้จะเป็นความแตกต่างที่สำคัญที่จะเก็บไว้ในใจในขณะที่คุณความคืบหน้าผ่านบทนี้. เพื่อที่จะลึกมากขึ้นความเข้าใจของเราส่ง packet เราจะดู "ภายใน" เราเตอร์ที่สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์และองค์กร จากนั้นเราจะดูที่แพ็คเก็ตส่งต่อในอินเทอร์เน็ตพร้อมกับโพรโทคออินเทอร์เน็ตที่มีชื่อเสียงโด่งดัง (IP) เราจะตรวจสอบที่อยู่ชั้นเครือข่ายและรูปแบบดาต้า IPv4 จากนั้นเราจะสำรวจการแปลที่อยู่เครือข่าย (NAT), การกระจายตัวของดาต้า, Internet Control Message Protocol (ICMP) และ IPv6. จากนั้นเราจะหันความสนใจของเราไปยังฟังก์ชั่นการกำหนดเส้นทางเลเยอร์เครือข่ายของ เราจะเห็นว่าการทำงานของอัลกอริทึมการกำหนดเส้นทางคือการกำหนดเส้นทางที่ดี (เท่าเส้นทาง) จากผู้ส่งไปยังผู้รับ ครั้งแรกที่เราจะได้ศึกษาทฤษฎีของขั้นตอนวิธีการกำหนดเส้นทางที่มุ่งเน้นในสองชั้นที่แพร่หลายมากที่สุดของขั้นตอนวิธีการ: การเชื่อมโยงของรัฐและ distancevector อัลกอริทึม เนื่องจากความซับซ้อนของขั้นตอนวิธีการกำหนดเส้นทางการเติบโตอย่างมากกับจำนวนของเราเตอร์เครือข่ายที่เพิ่มขึ้นวิธีการกำหนดเส้นทางลำดับชั้นจะยังเป็นที่สนใจของ จากนั้นเราจะดูว่าทฤษฎีถูกนำมาปฏิบัติเมื่อเราครอบคลุมระบบอินเทอร์เน็ตภายในอิสระเส้นทางโปรโตคอล (RIP, OSPF และ IS-IS) และของระบบระหว่างตนเองเส้นทางโปรโตคอลBGP เราจะปิดบทนี้กับการอภิปรายของการออกอากาศและการกำหนดเส้นทางหลายผู้รับ. ในการสรุปบทนี้มีสามส่วนที่สำคัญ ส่วนแรกมาตรา 4.1 และ4.2 ครอบคลุมฟังก์ชั่นชั้นเครือข่ายและบริการ ส่วนที่สองส่วนที่ 4.3 และ4.4 ครอบคลุมการส่งต่อ สุดท้ายส่วนที่สามมาตรา 4.5 ผ่าน 4.7 ครอบคลุมเส้นทาง. 4.1 บทนำรูปที่4.1 แสดงให้เห็นถึงเครือข่ายที่เรียบง่ายกับสองครอบครัว, H1 และ H2 และเราเตอร์หลายบนเส้นทางระหว่างH1 และ H2 สมมติว่า H1 จะส่งข้อมูลไปยัง H2 และพิจารณาบทบาทของเลเยอร์เครือข่ายในครอบครัวเหล่านี้และเราเตอร์แทรกแซง. ชั้นเครือข่ายใน H1 ใช้เวลาส่วนจากชั้นของการขนส่งใน H1, ห่อหุ้มส่วนในแต่ละเดตาแกรม(ที่อยู่, แพ็คเก็ตเครือข่ายชั้น) แล้วส่งดาต้าแกรมกับเราเตอร์ที่ใกล้เคียงของR1 ที่เป็นเจ้าภาพที่ได้รับ, H2, ชั้นเครือข่ายได้รับdatagrams จากเราเตอร์ใกล้เคียง R2, สารสกัดจากกลุ่มขนส่งชั้น, และให้กลุ่มขึ้นไปที่ชั้นการขนส่งที่ H2 บทบาทหลักของเราเตอร์คือการส่งดาต้าแกรมจากการเชื่อมโยงเข้ากับการเชื่อมโยงการส่งออก โปรดทราบว่าเราเตอร์ในรูปที่ 4.1 จะแสดงกับโปรโตคอลสแต็คที่ถูกตัดทอน, ที่อยู่, ไม่มีชั้นบนเหนือชั้นเครือข่ายเพราะ(ยกเว้นเพื่อการควบคุม) เราเตอร์ไม่ได้เรียกใช้โปรแกรมประยุกต์และโปรโตคอลการขนส่งชั้นเช่นที่เราตรวจสอบในบทที่ 2 และ 3 4.1.1 การส่งต่อและเส้นทางบทบาทของเลเยอร์เครือข่ายจึงเป็นdeceptively ง่ายต่อการย้ายแพ็คเก็ตจากโฮสต์ที่ส่งไปยังโฮสต์รับสัญญาณ ให้ทำสองหน้าที่ชั้นเครือข่ายที่สำคัญสามารถระบุได้: •การส่งต่อ เมื่อมาถึงที่แพ็คเก็ตการเชื่อมโยงการป้อนข้อมูลของเราเตอร์เราเตอร์จะต้องย้ายแพ็คเก็ตที่จะเชื่อมโยงการส่งออกที่เหมาะสม ยกตัวอย่างเช่นแพ็คเก็ตที่มาจากH1 โฮสต์ Router R1 ต้องได้รับการส่งต่อไปยังเราเตอร์ต่อไปบนเส้นทางสู่ H2 ในมาตรา 4.3 เราจะดูภายในเราเตอร์และตรวจสอบวิธีการแพ็คเก็ตจะถูกส่งจริงจากการเชื่อมโยงเข้ากับการเชื่อมโยงการส่งออกภายในเราเตอร์. •เส้นทาง เลเยอร์เครือข่ายจะต้องกำหนดเส้นทางหรือเส้นทางที่ถ่ายโดยแพ็คเก็ตเป็นพวกเขาไหลจากผู้ส่งไปยังผู้รับได้ ขั้นตอนวิธีการที่คำนวณเส้นทางเหล่านี้จะเรียกว่าขั้นตอนวิธีการกำหนดเส้นทาง อัลกอริทึมการกำหนดเส้นทางจะกำหนดสำหรับตัวอย่างเช่นเส้นทางตามที่ไหลจากแพ็คเก็ตที่จะ H1 H2. the เงื่อนไขการส่งต่อและการกำหนดเส้นทางมักจะใช้สลับกันโดยผู้เขียนพูดคุยเลเยอร์เครือข่าย เราจะใช้คำเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำมากขึ้นในหนังสือเล่มนี้. ส่งหมายถึงการกระทำที่เราเตอร์ท้องถิ่นของการถ่ายโอนแพ็คเก็ตจากการป้อนข้อมูลการเชื่อมโยงติดต่อกับอินเตอร์เฟซการเชื่อมโยงการส่งออกที่เหมาะสม สายงานการผลิตหมายถึงเครือข่ายทั้งกระบวนการที่กำหนดเส้นทางแบบ end-to-end ที่ใช้แพ็คเก็ตจากแหล่งไปยังปลายทาง. ใช้เปรียบเทียบการขับรถให้พิจารณาการเดินทางจากเพนซิลไปอยู่ที่ฟลอริดาดำเนินการโดยการเดินทางของเรากลับมาอยู่ในหัวข้อ 1.3.1 ในระหว่างการเดินทางครั้งนี้ขับรถของเราผ่านการถ่ายเทหลายเส้นทางที่จะไปฟลอริด้า เราอาจจะคิดว่าการส่งต่อเป็นกระบวนการของการผ่านการแลกเปลี่ยนเดียว: รถเข้ามาแลกเปลี่ยนจากถนนและการกำหนดถนนมันควรจะใช้เวลาที่จะออกจากการแลกเปลี่ยน เราอาจจะคิดว่าเส้นทางเป็นกระบวนการของการวางแผนการเดินทางจากเพนซิลฟลอริด้าที่: ก่อนที่จะเริ่มดำเนินการในการเดินทางขับรถได้รับการพิจารณาแผนที่และได้รับการแต่งตั้งเป็นหนึ่งในหลายเส้นทางที่เป็นไปได้กับแต่ละเส้นทางที่ประกอบด้วยชุดของส่วนถนนเชื่อมต่อแลกเปลี่ยน. ทุกตารางเราเตอร์ที่มีการส่งต่อ เราเตอร์ส่งแพ็คเก็ตโดยการตรวจสอบค่าของเขตข้อมูลในส่วนหัวของแพ็คเก็ตที่เดินทางมาถึงและแล้วใช้ส่วนหัวนี้ค่าดัชนีลงในตารางการส่งต่อของเราเตอร์ ค่าที่เก็บไว้ในการส่งต่อรายการตารางส่วนหัวที่บ่งชี้ว่าอินเตอร์เฟซการเชื่อมโยงขาออกของเราเตอร์เพื่อที่แพ็คเก็ตที่จะถูกส่งต่อไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโปรโตคอลชั้นเครือข่ายค่าส่วนหัวอาจจะเป็นที่อยู่ปลายทางของแพ็คเก็ตหรือข้อบ่งชี้ของการเชื่อมต่อที่เป็นแพ็คเก็ต รูปที่ 4.2 ให้ตัวอย่าง ในรูปที่ 4.2, แพ็คเก็ตที่มีค่าของฟิลด์ส่วนหัวของ 0111 มาถึงเราเตอร์ ดัชนีเราเตอร์ลงในตารางการส่งต่อและกำหนดว่าการเชื่อมโยงการส่งออกอินเตอร์เฟซสำหรับแพ็คเก็ตนี้คือการติดต่อ 2. เราเตอร์ภายในแล้วส่งต่อแพ็คเก็ตเพื่อติดต่อ2. ในมาตรา 4.3 เราจะดูภายในเราเตอร์และตรวจสอบการทำงานของการส่งต่อมากรายละเอียดมากขึ้น. ตอนนี้คุณอาจจะสงสัยว่าตารางการส่งต่อในเราเตอร์มีการกำหนดค่า. นี้เป็นปัญหาที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ exposes มีอิทธิพลซึ่งกันและกันที่สำคัญระหว่างการกำหนดเส้นทางและการส่ง ดังแสดงในรูปที่ 4.2 ขั้นตอนวิธีการกำหนดเส้นทางการกำหนดค่าที่จะแทรกเข้าไปในเราเตอร์'ตารางการส่งต่อ ขั้นตอนวิธีการกำหนดเส้นทางอาจจะเป็นศูนย์กลาง(เช่นมีขั้นตอนวิธีการดำเนินการในเว็บไซต์กลางและการดาวน์โหลดข้อมูลเส้นทางให้กับแต่ละเราเตอร์) หรือการกระจายอำนาจ (เช่นที่มีชิ้นส่วนของขั้นตอนวิธีการกำหนดเส้นทางการกระจายทำงานในแต่ละเราเตอร์) ในทั้งสองกรณีเป็นเราเตอร์ได้รับข้อความเส้นทางโปรโตคอลที่ใช้ในการกำหนดค่าการส่งต่อของตาราง วัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันและแตกต่างกันของการส่งต่อและการทำงานของเส้นทางสามารถแสดงต่อไปโดยพิจารณาสมมุติ (และไม่สมจริง แต่เป็นไปได้ในทางเทคนิค) กรณีของเครือข่ายที่ตารางการส่งต่อทั้งหมดได้รับการกำหนดค่าโดยตรงจากเครือข่ายทางร่างกายของมนุษย์ในปัจจุบันที่เราเตอร์ ในกรณีนี้ไม่มีการกำหนดเส้นทางโปรโตคอลจะต้อง! แน่นอนว่าผู้ประกอบการที่มนุษย์จะต้องในการโต้ตอบกับแต่ละอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าตารางการส่งต่อได้รับการกำหนดค่าในลักษณะที่ว่าแพ็คเก็ตถึงจุดหมายที่ตั้งใจ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าการกำหนดค่าของมนุษย์จะมีผิดพลาดได้ง่ายและช้าลงมากในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างเครือข่ายกว่าโปรโตคอลเส้นทาง เราจึงโชคดีที่ทุกเครือข่ายมีทั้งการส่งต่อและฟังก์ชั่นการกำหนดเส้นทาง! ขณะที่เรากำลังในเรื่องของคำศัพท์ที่มันเป็นมูลค่าการกล่าวขวัญสองคำอื่น ๆที่มักจะใช้สลับกัน แต่ที่เราจะใช้อย่างระมัดระวังมากขึ้น เราจะขอสงวนสวิทช์แพ็คเก็ตคำที่หมายถึงอุปกรณ์เปลี่ยนแพ็คเก็ตทั่วไปที่ถ่ายโอนแพ็คเก็ตจากอินเตอร์เฟซการเชื่อมโยงเข้ากับอินเตอร์เฟซการเชื่อมโยงการส่งออกตามค่าในเขตข้อมูลในส่วนหัวของแพ็กเก็ต สวิทช์บางแพ็คเก็ตที่เรียกว่าสวิทช์ลิงค์ชั้น (ตรวจสอบในบทที่5), ฐานการตัดสินใจของพวกเขาในการส่งต่อค่าในด้านของ linklayer กรอบ; สวิทช์จึงเรียกว่าการเชื่อมโยงชั้น (ชั้น 2) อุปกรณ์ แพ็คเก็ตอื่น ๆสวิตช์เราเตอร์ที่เรียกว่าฐานการตัดสินใจของพวกเขาในการส่งต่อค่าใน networklayer สนาม เราเตอร์จึงเครือข่ายชั้น (ชั้น 3) อุปกรณ์ แต่ยังต้องดำเนินการชั้น2 โปรโตคอลเช่นกันเนื่องจากอุปกรณ์ 3 ชั้นต้องใช้บริการของ 2 ชั้นในการดำเนินการของพวกเขา(ชั้น 3) ฟังก์ชั่น (ในการอย่างเต็มที่ขอบคุณนี้แตกต่างที่สำคัญคุณอาจต้องการที่จะทบทวนมาตรา 1.5.2 ที่เราจะหารือ datagrams ชั้นเครือข่ายและกรอบการเชื่อมโยงชั้นและความสัมพันธ์ของพวกเขา.) เพื่อให้เกิดความสับสนเรื่องวรรณกรรมการตลาดมักจะหมายถึง "ชั้น 3 สวิทช์" สำหรับ เราเตอร์ที่มีการเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ต แต่เหล่านี้เป็นจริงชั้น3 อุปกรณ์ ตั้งแต่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

305-389
เราได้เรียนรู้ในบทก่อนว่าชั้นขนส่งให้บริการรูปแบบต่างๆของ
กระบวนการกระบวนการสื่อสารโดยอาศัยโฮสต์เครือข่ายชั้นโฮสต์
บริการการสื่อสาร นอกจากนี้เรายังได้เรียนรู้ว่าชั้นขนส่งไม่ได้ โดยไม่มีความรู้เกี่ยวกับวิธีการ
เครือข่ายชั้นจริง ๆ ใช้บริการนี้ ดังนั้นบางที
ตอนนี้คุณสงสัยว่าภายใต้ประทุนของโฮสต์บริการสื่อสาร
, ว่ามันทำงานยังไง ?
ในบทนี้เราจะเรียนรู้ว่าวิธีการเครือข่ายชั้นใช้ hostto -
โฮสต์การสื่อสารบริการ เราจะดูว่าแตกต่างจากการขนส่งและชั้นใบสมัคร
, มีชิ้นส่วนของชั้นโครงข่ายในแต่ละคนและทุกเจ้าภาพและเราเตอร์ใน
เครือข่าย เพราะเหตุนี้โปรโตคอลเลเยอร์เครือข่ายระหว่างความท้าทายที่สุด
( และดังนั้นในหมู่ที่น่าสนใจ ที่สุด ) ในโปรโตคอลสแต็ค .
เครือข่ายชั้นยังเป็นที่หนึ่งของชั้นที่ซับซ้อนที่สุดในโปรโตคอลสแต็ค
แล้วเราจะมีพื้นที่ครอบคลุมที่นี่ เราจะเริ่มเรียนของเรากับ
ภาพรวมของชั้นเครือข่ายและการบริการที่จะสามารถให้ เราจะตรวจสอบ
วิธีการสร้างเครือข่ายชั้น 2 กว้างต่อแพ็คเก็ตส่งเดต้าแกรม
และวงจรเสมือนรูปแบบและดูพื้นฐานบทบาทที่การเล่นในการส่งแพ็คเก็ต

ถึงปลายทางของมัน ในบทนี้ เราจะให้ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการส่งต่อ
และเส้นทางการทำงานของชั้นเครือข่าย ส่งต่อเกี่ยวกับการโอนเงินของ
แพ็คเก็ตจากการเชื่อมโยงขาเข้ากับขาออกการเชื่อมโยงภายในเราเตอร์เดียว เส้นทาง
เกี่ยวข้องกับทั้งเราเตอร์ของเครือข่ายที่มีปฏิสัมพันธ์ร่วมกันผ่านเส้นทางโปรโตคอล
ตรวจสอบเส้นทางที่แพ็กเก็ตที่ใช้ในการเดินทางของพวกเขาจากแหล่งไปยังโหนดปลายทาง

นี้จะมีความแตกต่างที่สำคัญที่จะเก็บไว้ในใจในขณะที่คุณความคืบหน้าผ่าน

บทนี้เพื่อที่จะลึกมากขึ้นความเข้าใจของเราของการส่งต่อแพ็กเก็ต เราจะมอง " ภายใน "
เราเตอร์ที่สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์และองค์กร แล้วเราจะดูที่แพ็คเก็ต
ส่งต่อในอินเตอร์เน็ต พร้อมกับฉลองอินเทอร์เน็ตโพรโทคอล ( IP ) เราจะตรวจสอบเครือข่ายและชั้น
ที่อยู่ IPv4 เอากำไรในรูปแบบ แล้วเราจะ
สํารวจแปลที่อยู่เครือข่าย ( NAT ) , การเอากำไร ,การควบคุมอินเทอร์เน็ต
ข้อความโปรโตคอล ( ICMP ) และ IPv6 .
จากนั้นเราก็เปลี่ยนความสนใจของเราไปยังชั้นเครือข่ายเส้นทางฟังก์ชัน เราจะเห็น
ที่งานของขั้นตอนวิธีการกำหนดเส้นทางเพื่อศึกษาเส้นทางดี ( ก้อง , เส้นทาง )
จากผู้ส่งไปยังผู้รับ เริ่มแรกเราจะศึกษาทฤษฎีของขั้นตอนวิธีการมุ่งเน้น
บนชั้นสองที่แพร่หลายมากที่สุดของขั้นตอนวิธีการ :สถานะการเชื่อมโยงและขั้นตอนวิธี distancevector

เนื่องจากความซับซ้อนของขั้นตอนวิธีการเติบโตอย่างมาก
เป็นหมายเลขของเครือข่ายเราเตอร์เพิ่มลำดับชั้นแนวเส้นทางจะ
ยังเป็นประโยชน์ เราก็จะเห็นว่าทฤษฎีจะใส่ลงในการปฏิบัติ เมื่อเราครอบคลุมในระบบอินเทอร์เน็ตอินทรา
เส้นทางโปรโตคอล ( ตัด , OSPF และปลอดภัย ) และ
อินเตอร์ระบบโปรโตคอลเส้นทางอิสระ ,BGP . พวกเราจะปิดบทนี้ ด้วยการอภิปรายของการออกอากาศและเส้นทาง multicast
.
สรุปบทนี้มี 3 ส่วนหลัก ส่วนแรก ส่วนที่ 4.1 และ 4.2
ครอบคลุมชั้นโครงข่ายการทำงานและการบริการ ส่วนที่สอง ส่วน 4.3 และ 4.4
, ครอบคลุมการส่งต่อ . ในที่สุด ส่วนที่สาม ส่วน 4.5 ผ่าน 4.7 , เส้นทางครอบคลุม
.
4.1 บทนำ
รูปที่ 41 แสดงให้เห็นเครือข่ายง่ายกับสองโยธาและ H1 H2
และเราเตอร์หลายเส้นทางระหว่าง H1 หรือ H2 . สมมติว่ามีการส่งข้อมูลไปยัง H1 H2
พิจารณาและบทบาทของเครือข่ายชั้นในโฮสต์เหล่านี้ และในการแทรกแซงเราเตอร์ .
เครือข่ายเลเยอร์ใน H1 ใช้เวลาส่วนจากการขนส่งเลเยอร์ใน H1 , ห่อหุ้ม
แต่ละกลุ่มเข้าไปเอากำไร ( ซึ่งก็คือเลเยอร์เครือข่ายแพ็คเก็ต )และจากนั้นจะส่ง
datagrams จะใกล้เคียงของ เราเตอร์ R1 . ที่ได้รับเป็นเจ้าภาพ , H2 , เครือข่ายชั้น
ได้รับ datagrams จาก R2 ของเราเตอร์ใกล้เคียง , สารสกัดชั้นขนส่งกลุ่ม
และส่งกลุ่มขึ้นไปชั้นขนส่งที่ H2 . บทบาทหลักของ
เราเตอร์เพื่อส่งต่อ datagrams จากการเชื่อมโยงข้อมูลที่จะออกการเชื่อมโยง หมายเหตุ
( ในรูปที่ 4