网络层
2019-10-24 10:04:28 0 举报
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计算机网络网络层
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大纲/内容
网络层
虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT
虚拟专用网VPN
字因特网中的所有路由器,对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发
专用互联网/本地互联网:用专用IP地址的互联
所有通过因特网传送的数据必须加密
网络地址转换NAT
将专用网络内部使用专用IP地址,而仅在连接到因特网的路由器使用全球IP地址
IP多播
IP多播的基本概念
在因特网上进行多播
IP多播所传送的分组需要使用多播IP地址
多播地址只用于目的地址,而不能用于源地址
IP多播使用D类IP地址
在局域网上进行硬件多播
网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议
IGMP是让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机参加或退出了某个多播组
多播转发必须动态地适应多播组成员的变化
多播路由器在转发多播数据报时,不能仅仅根据多播数据报中的目的地址,而要考虑这个多播数据报从什么地方来和要到什么地方去
多播数据报可以由没有加入多播组的主机发出,也可以通过没有组成员接入的网络
因特网的路由选择协议
有关路由选择协议的几个基本概念
理想的路由算法
算法必须是正确的和完整的
算法在计算上应简单
算法应能够适应通信量和网络拓扑的变化/自适应性/稳健性
算法应具有稳定性
算法应是公平的
“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已
能否随网络的通信量和拓扑自适应进行调整变化
静态路由选择策略/非自适应路由选择--小网络
动态路由选择策略/自适应路由选择--大网络
分层次的路由选择协议
一般路由选择协议是自适应的(动态的)、分布式路由选择协议
分层次路由选择协议
因特网的规模非常大
需要封闭性
自治系统AS
一个AS对其他AS表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略
路由选择协议分类
内部网关协议IGP/域内路由选择协议
一个自治系统内部使用的路由选择协议
分类
RIP
OSPF
网布网关协议EGP/域间路由选择协议
不同的自治系统之间使用的路由选择协议
BGP-4
内部网关协议RIP
RIP路由信息协议
工作原理
基于距离向量的路由选择协议
距离/跳数
每经过一个路由器,跳数+1
最多包含15个路由器
距离等于16相当于不可达---RIP适用于小网络
RIP选择一条具有最少路由器的路由
特点
仅和相邻的路由器交换信息
路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表(到所有网络的距离和吓一跳路由器)
按固定的时间间隔交换路由信息
注意
刚刚开始工作时候,只知道直接连接的网络的距离(距离定义为1);RIP协议可以收敛,并且过程也很快
距离向量算法
到每个目的网络的最短距离
步骤
对于地址为X的相邻路由器发来的RIP报文
下一跳字段的地址改为X
所有的距离字段+1
若原来路由表中没有目的网络N,啧添加到路由表中
否则
若下一跳路由表地址是X,则把该项目添加到路由表中
若疏导的项目的距离d小于路由表中的项目的距离,则进行更新
否则什么都不做
当网路出现故障时候,要经过比较长的时间才能把信息传到所有的路由器
优点:实现简单,开销较小
缺点
RIP限制了网络的规模
路由器之间交换的路由信息是由路由器中的完整路由表,随着网络规模的扩大,开销也增加
更新过程的收敛时间过长
内部网关协议OSPF
OSPF协议的基本特点
开放最短路径优先OSPF
使用链路状态协议
向本自治系统中所有路由器发送信息
发送的信息就是本路由器相邻的所有路由器的链路状态(路由器的部分信息)
只有当链路状态发生变化时候,路由器才向所有路由器用洪泛发发送此信息
OSPF允许管理员给每条路由指派不同的代价
负载平衡
所有在OSPF路由器之间交换的分组都具有鉴别的功能
OSPF支持可变长度的子网划分和无分类的编址CIDR
OSPF让每一个俩路状态都带上一个32位序号,序号越大就越新
优点
更新过程收敛得快
适用于规模很大的网络
使用层次结构的区域划分
主干区域
与外界:自治系统边界路由器
区域边界路由器
OSPF的五种分组类型
问候分组
数据库描述
链路状态请求
链路状态更新
链路状态确认
外部网关协议BGP
路径向量路由选择协议
路由器的构成
路由选择部分/控制部分
路由选择处理机
分组转发部分
交换结构
根据转发表转发
本身是一个网络
三种常用的交换方法
通过存储器
通过总线
通过互连网络
输入端口
输出端口
转发:涉及一个路由器
路由选择:涉及多个路由器
路由表一般仅包含从目的网络到下一跳(IP地址)的映射,转发表是从路由表得出的
路由表必须包含完成转发功能的所有必须的信息
网络层提供的两种服务
虚电路服务
数据报服务
网际控制报文协议ICMP
ICMP报文装在IP数据报中,作为数据部分
并不是实现了可靠传输
ICMP报文的种类
ICMP差错报告报文
类型值
3:终点不可达
4:源点抑制
11:时间超过
12:参数问题
5:改变路由/重定向
ICMP询问报文
8/0:回路请求或回答
13/14:时间戳请求或回答
ICMP的应用举例
分组网内探测PING
探测主机之间的连通性
应用层直接使用网络层的例子
没有通过运输层的TCP/UDP
使用了ICMP会送请求与会送回答报文
traceroute
跟踪一个分组从源点到终点的路径
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