计算机网络(第二十五题)

22.1 传递

网络层负责用底层物理网络处理分组，我们定义这种处理为分组的传递。分组传递到最终目的端，可使用两种不同的方法：直接传递和间接传递，如图22.1所示。注意，一个传递永远包含一个直接传递和 0 个或多个间接传递；最后的传递总是直接传递。

直接传递 direct delivery 就是分组的最终目的端主机与发送方都连接在同一个物理网络上。当分组的源端和目的端都在同一个物理网络上，或者传递是在最后一个路由器与目的主机之间进行时，就出现直接传递。

发送方很容易确定传递是否是直接传递，方法是提取出分组目的端的网络地址和掩码，并与它所连接的网络地址进行比较，如果相同则直接传递。

间接传递 indirect delivery 是指，目的主机与发送方不在同一个物理网络上，分组就是间接传递。在间接传递中，分组从一个路由器传送到另一个路由器，直到它到达「与最终目的端连接在同一个物理网络上的路由器」为止。

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以下是一个简单的示例代码，用于判断给定分组的传递方式（直接传递或间接传递）：

def is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask):
    return source_network == destination_network or (source_network & mask) == (destination_network & mask)

# 示例调用
source_network = 192.168.1.0
destination_network = 192.168.2.0
mask = 255.255.255.0

if is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask):
    print("直接传递")
else:
    print("间接传递")

在示例中，我们定义了一个名为is_direct_delivery的函数，它接受源网络地址(source_network)、目的网络地址(destination_network)和子网掩码(mask)作为参数。函数根据给定的地址和掩码进行比较，判断传递方式是直接传递还是间接传递。如果源网络与目的网络相等，或者根据掩码后它们的网络部分相等，则认为是直接传递；否则，认为是间接传递。

在示例调用中，我们传入了一个源网络地址192.168.1.0，目的网络地址192.168.2.0和子网掩码255.255.255.0。根据这些参数，函数将确定传递方式，并打印相应的结果。

请注意，示例代码是基于Python语言编写的，用于说明概念，并非完整且可运行的代码。实际情况下，您可能需要根据编程语言和网络库的要求进行相应的调整和实现。

    source_network = 192.168.1.0
                            ^
SyntaxError: invalid syntax

抱歉，我的回答中给出的示例代码有一个错误。IP地址应该以字符串形式表示，并在示例代码中使用正确的语法。以下是修正后的示例代码：

def is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask):
    return source_network == destination_network or (source_network & mask) == (destination_network & mask)


# 示例调用
source_network = "192.168.1.0"
destination_network = "192.168.2.0"
mask = "255.255.255.0"

if is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask):
    print("直接传递")
else:
    print("间接传递")

在修正后的示例代码中，我将源网络地址和目的网络地址更正为字符串形式（被引号包围），以使其符合IP地址的格式要求。这样，在调用函数和比较地址时就不会出现语法错误。

请注意，IP地址的正确格式应为
"192.168.1.0"
这样的字符串形式。如果您在实际应用中使用类似的代码，请确保IP地址相关的变量以正确的字符串形式传递和使用。

  return source_network == destination_network or (source_network & mask) == (destination_network & mask)
TypeError: unsupported operand type(s) for &: 'str' and 'str'

抱歉再一次给出了错误的代码示例。由于Python中的字符串不能直接进行位运算（例如按位与操作），我们需要将IP地址转换为整数以执行掩码计算。以下是修正后的示例代码：

def ip_to_int(ip_address):
    octets = ip_address.split('.')
    int_value = 0
    for octet in octets:
        int_value = int_value * 256 + int(octet)
    return int_value


def is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask):
    source_int = ip_to_int(source_network)
    destination_int = ip_to_int(destination_network)
    mask_int = ip_to_int(mask)
    return source_int == destination_int or (source_int & mask_int) == (destination_int & mask_int)


# 示例调用
source_network = "192.168.1.0"
destination_network = "192.168.2.0"
mask = "255.255.255.0"

if is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask):
    print("直接传递")
else:
    print("间接传递")

我添加了一个额外的函数
ip_to_int，它将IP地址转换为整数表示形式。这样，我们可以使用按位运算符（例如按位与操作符
&）来处理IP地址和掩码。

通过使用
ip_to_int
函数，我们在
is_direct_delivery
函数中将源网络地址、目的网络地址和子网掩码转换为整数。然后，我们可以执行位运算并进行比较来确定传递方式。

请注意，更新后的示例代码需要使用到
ip_to_int
函数，请确保将其包含在代码中以确保正确运行。

def ip_to_int(ip_address):
    octets = ip_address.split('.')
    int_value = 0
    for octet in octets:
        int_value = int_value * 256 + int(octet)
    return int_value 
这段代码是什么意思呢?

这段代码用于将IPv4地址转换为对应的整数表示形式。

函数ip_to_int(ip_address)接受一个IPv4地址作为参数，并将其拆分成四个十进制数（即四个八位的字节）。然后，通过迭代处理每个八位的字节，将其转换为对应的整数，并将它们组合起来形成一个整数表示。

具体来说，以下是代码的逐行解释：

def ip_to_int(ip_address):
    octets = ip_address.split('.')  # 将IP地址按照小数点进行拆分，得到四个十进制数的列表
    int_value = 0  # 初始化整数表示为0
    for octet in octets:
        int_value = int_value * 256 + int(octet)  # 将之前的结果左移8位并加上新的十进制数值
    return int_value  # 返回最终的整数表示

例如，对于IPv4地址192.168.1.0，函数将对其进行拆分，得到四个十进制数 192，168，1，0。然后，根据每个十进制数的值，将其转换为二进制并左移相应的位数。最后，将这四个二进制数合并为一个整数值。在这种情况下，最终的整数表示为3232235776。

这种将IPv4地址转换为整数的表示形式在网络编程和计算机网络中经常用到，可以便于比较和处理IP地址。

def is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask):  
    source_int = ip_to_int(source_network)  
    destination_int = ip_to_int(destination_network)  
    mask_int = ip_to_int(mask)  
    return source_int == destination_int or (source_int & mask_int) == (destination_int & mask_int) 

这段代码是什么意思呢?

这段代码定义了一个函数is_direct_delivery(source_network, destination_network, mask)，用于判断两个网络地址是否可以通过直接传递来进行通信，还是需要通过间接传递。

函数首先调用之前定义的ip_to_int函数，将源网络地址、目的网络地址和子网掩码转换为对应的整数表示形式。然后，函数执行以下逻辑判断：

• 如果源网络地址和目的网络地址相同（整数表示相等），则返回True，表示可以通过直接传递进行通信。
• 否则，将源网络地址和目的网络地址与子网掩码进行按位与操作（&）。如果按位与结果相等，说明源网络地址和目的网络地址处于相同的子网中，也可以通过直接传递进行通信，返回True。
• 在其他情况下，源网络地址和目的网络地址不相同，并且它们也没有相同的子网掩码。这意味着它们需要通过间接传递来进行通信，返回False。

这段代码的作用是判断两个网络地址是否可以直接传递进行通信，或者需要通过间接传递来实现。它使用了整数表示形式和按位运算来处理IP地址和子网掩码，并根据不同的情况做出相应的判断和返回结果。

octet 是什么意思呢？

在计算机网络领域中，"octet" 是一个术语，指的是由8个二进制位（bit）组成的字节（byte）。"Octet" 一词源自 "oct"，表示 "八"，强调了一个字节通常由8个二进制位组成的事实。

在IPv4地址的上下文中，一个IPv4地址由四个八位的字节组成，每个字节范围从0到255。每个字节使用十进制表示，例如：192.168.1.0 中的 192、168、1、0 就是四个 octet（字节）。

所以，当我们在代码中使用 octet 变量时，通常是指代表示IPv4地址中的一个八位字节。在给定的代码示例中，octet 是在遍历 octets 列表时使用的临时变量，用于表示每个 IPv4 地址中的一个 octet（即一个字节）。通过遍历每个 octet，我们可以将它们转换为整数并进行相应的处理。