IPv4 - Routing Problem

• IPv4 - Routing Problem
  • 課程影片
    • 第 7D 講 路由器運作原理以及網路互連技術 L07 4
    • 第 7E 講 路由器運作原理以及網路互連技術 L07 5
    • 第 7B 講 路由器運作原理以及網路互連技術 L07 2
  • 目的：在不知道網路全貌的狀況下把封包送到目的地
  • 路由的過程
    • 例子一：由 B 傳給 Y
    • 例子二：B 傳送給 A
    • 術語：Routing Table
  • 路由的原則 –- 三種狀況
    • 狀況一：直接相連 –- 查 MAC Address
    • 狀況二：間接相連 –- 送給其它 Router
    • 狀況三：完全沒有頭緒 –- 送給 Default Port
  • 問題：表上要放哪些東西？

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第 7D 講 路由器運作原理以及網路互連技術 L07 4

第 7E 講 路由器運作原理以及網路互連技術 L07 5

第 7B 講 路由器運作原理以及網路互連技術 L07 2

目的：在不知道網路全貌的狀況下把封包送到目的地

Router 在收到一個封包時，會先把它儲存起來，並且把這個封包往「可能到達目的地」的地方發送。之所以說是「可能」，是因為整個網際網路很大，所以每個 Router 都只知道離自己較近 IP 的那些節點，而不知道整條路徑的全貌。

所以一個封包傳送的過程，其實就像是「不斷地問 router 要往哪個方向走」，然後試著找到目的地。這就像是迷路時，要你在沒有 Google Map 或導航，只看路牌的狀況下，想辦法到達目的地：

路由的過程

例子一：由 B 傳給 Y

因為

$B$ 與

$Y$ 在同一個 LAN 上，所以不用借助路由器。只要

$B$ 準備以下的封包就好：

例子二：B 傳送給 A

因為

$A$ 與

$B$ 位於不同的 LAN 上，所以沒辦法直接傳輸。因此

$B$ 就只能把責任丟給路由器，祈禱路由器有辦法找到

$B$。因此，

$A$ 需要先把資料網路由器送，也就是準備以下的封包：

從 L3 的角度來看這個傳輸，因為 IP 到 IP 間傳送訊息，所以這個 IP 表頭的目的地仍然是

$IP(A)$。但從 L2 的角度來說

Router 收到這個封包之後，就根據這個封包中的 IP 表頭的目的去查 routing table，看看該往哪送。以這邊為例，恰好

$A$ 「直接相連」，因此就直接傳送給

$A$：

術語：Routing Table

每個 Router 都會紀錄一部分的「要通往哪個 IP 位址的話，要往哪邊送？」的表。這個表稱為 routing table 或 forwarding table。概念上來說，會像下面這個表：

在這個例子中，IP 位址為 140.114.77.0 與 140.114.78.0 的裝置直接與該該 Router 相連，而 140.114.79.0 則需要請 Router Z 幫忙轉送。

可以把這個 routing table 想像成是高速公路的路牌。高速公路的路牌會指示哪個車道可以往哪個目的地。

路由的原則 –- 三種狀況

狀況一：直接相連 –- 查 MAC Address

第一個狀況是這個 Router 跟該 IP 代表的設備直接相連。所以這時 Routing 問題就簡化成了一個 Link 的兩端傳送的問題。

這時候就可以去查「IP 對 MAC Address」的表，決定要往哪個 MAC Address 送：

狀況二：間接相連 –- 送給其它 Router

這個狀況是：雖然沒有直接連接，但是 routing table 知道另外一個 router 可以到達該 IP。這時就會把封包轉送給那個 Router，請它幫忙送給目的地。舉例來說，上述的 140.114.79.0 就是這個例子。

狀況三：完全沒有頭緒 –- 送給 Default Port

這個狀況是：一個 IP 完全沒出現在 routing table 上時。這時就往 default port 送。

問題：表上要放哪些東西？

因為所有 IP 位址有 40 億個，所以這個 routing table 並不能列舉出所有在 internet 上面的設備，就像高速公路的路牌不會包含全台灣的鄉鎮市那樣。

那這個 routing table 裡面要存哪幾條目的地的資訊呢？通常只會存離自己較近的一些目的地。這是因為 routing 問題是依照範圍由大到小來分治的。舉例來說，整個網路會分為較大的「自治區」(AS, autonomous section)，這樣就可以先把目的地 IP 依照「在自治區內」或「在自治區外」分割。若在同一個「自治區」內，那問題規模就從整個網際網路縮小到一個自治區; 若在自治區外，那任務就換成把封包送到該自治區。

這個機制跟郵政系統滿像的。信會先送到一個國家，再送到一個行政區，再送到特定的鄉鎮市的郵局，最後送到家裡。