IP协议：转发IP数据报

因特网中的转发

routing 和 forwarding 的区别

routing指整个从源到目标转发的过程，路由选择
forwarding指转发，是路由器本地的操作

IP的目标

对用户而言，构建成一个概念上的虚拟网

转发信息库（FIB）

称为：转发表、路由表
一个路由节点在发送IP分组的时候的依据

一些转发难度

进行转发决策时依据的参数
处理分组首部服务质量的需求

直接传递和非直接传递

转发过程中的两种形式

直接：节点发送的目标（不一定是最终目标）与自己在同一个物理网络
间接：不在同一个物理网络，转发给下一跳的路由器

1 直接传递（单一网络的传输）

1 将IP数据报封装在链路层帧中
2 目标IP地址映射成对应的物理地址
3 由网卡传输出去
4 比较网络前缀来确定连在一个网络上，然后与目标之间进行直接传递

2 间接传递

1 2	1 发送方必须指出下一跳路由器， 2 下一跳路由器继续指定，直到到达目标所在网连接的路由器

表驱动的IP转发

1	包含：目标IP与目标主机地址，到达目标的下一跳

默认路由

转发表中的一个重要路由

功能：在转发表中没有找到对应的路由表项，那么任何目标地址都会与默认路由匹配
作用：

1 合并多个路由的具体表项为一个
2 使得转发表变小
3 残羹网络中减少大部分表项
	残羹网络：与因特网只有一条链接

特定主机路由

表项对应一个特定主机

作用：本地管理网络控制
1 便于网络管理
2 允许网络测试
3 出于安全的控制

IP转发算法

收到上层的IP分组，需要将其转发
1 先从分组首部将目标IP地址抽取出来
2 查找转发表
	有特定主机路由：转发出去
	无特定主机路由：计算出网络前缀，接3、4
		目标地址与子网掩码按位与得到网络前缀，将此网络前缀与表项中目标网络地址作比较
3 本地网络？-> 本地递交
4 非本地网络？-> 查找有无表项与此网络前缀匹配
	找到了-> 发往下一跳路由器
	找不到-> 转发网默认路由的下一跳（若无默认路由，无法转发，报错）

转发表表项匹配方法

最长前缀匹配：
表项中的子网掩码长的优先匹配

IP地址和转发表

对于分组中字段的修改情况：
1 大部分字段不改动，例如：不改动源地址和目标地址
2 改变TTL，若TTL减一为零则丢弃，首部校验和会改变

下一跳的IP地址如何存放？

（IP地址首部不存储下一跳节点的IP地址）

存储在帧的首部目标物理地址字段

1 即将被处理的IP地址交到网络接口上进行处理，
2 IP地址通过ARP映射到物理地址，此物理地址是帧首部目标的IP地址（下一跳）
3 将IP地址放到帧的数据区，构造完整的帧再将其发送出去
4 丢弃下一跳地址

节点处理到来的IP分组

链路层将分组交给IP模块

对于一个主机节点：
1 检查目标IP地址，匹配（转交高层
2 差错情况，丢弃
对于一个路由器节点：
IP分组首部的目标地址是否和路由器接口地址匹配？
1 匹配，转交处理（一般用于测试的环境
2 不匹配则转发，TTL-1，若TTL大于0重新计算首部和然后封装在帧中转发出去，否则丢弃

转发表的获取、初始化、更新

……

参考资料：

INTERNETWORKING WITH TCP/IP PRINCIPLES, PROTOCOLS, AND ARCHITECTURE Vol1 (6th Edition). DOUGLASE E. COMER