计算机网络-4-网络层
2021-09-16 19:23:55 4 举报AI智能生成
计算机考研 408-计算机网络 网络层相关概念总结
作者其他创作
大纲/内容
路由算法
静态路由：网络管理员手动配置路由信息。难度和复杂度高
动态路由
距离-向量路由算法：【与隔壁发所有】因为要发全部信息所以 收敛慢、会存在回路。
链路状态路由算法：【与所有发隔壁】利用Dijsktra算法、泛洪法。收敛快
层次路由：自治系统内部使用内部网关协议【IGP】、自治系统之间使用外部网关协议【EGP】
IPv4
单位：首部长：总长度：片偏移 = 4:1:8 （B）
标志位：MF【1：还有分片 0： 最后一片】， DF【0：能分片】
首部校验和：之校验分组首部，不校验数据部分
关于分片：除最后一片外，其余每片数据部分必须是8的倍数(片偏移单位的原因)
IPv4地址
32bit = 4B 【<网络号><主机号>】
特殊地址：【主机全0】本网络本身、【主机全1】本网络广播、【0.0.0.0】本网络本主机
【255.255.255.255】整个网络的广播，因为广播域的隔离，还是表示本网络广播
【255.255.255.255】整个网络的广播，因为广播域的隔离，还是表示本网络广播
网络地址转换(NAT)
大量的内网地址(主机)使用少量的公网地址
私有地址网段：A【10.0~10.255】 B【172.16~172.31】 C【192.168.0~192.168.255】因特网中路由器不转发目的地址为私有地址的数据报
子网划分：
把【<网络号><主机号>】划分成【<网络号><子网号><主机号>】
子网掩码：网络部分为1，主机部分为0.与IP地址相‘与’得到网络号
无分类域间路由选择(CIDR)：路由聚合，把多个网络的相同最长网络前缀做为网络号
重要协议
地址解析协议(ARP)：【网络层】完成IP地址到MAC地址的映射
每台主机和路由器都维护一个ARP表，存放各主机和路由器的IP到MAC的映射
当根据IP查询MAC 不存在的时候就把目的MAC设为全1，进行广播。 但是响应的时候是单播
动态主机配置协议(DHCP)：【应用层 UDP】 整个过程全是广播的方式
需要IP的主机—(发现报文)—> DHCP服务器—(提供报文)—>主机—(DHCP请求)—>服务器—(DHCP确认)—主机
需要IP的主机—(发现报文)—> DHCP服务器—(提供报文)—>主机—(DHCP请求)—>服务器—(DHCP确认)—主机
网际控制报文协议(ICMP)：【网络层】提高交付成功的机会，报告差错和异常。
ICMP差错报告报文
终点不可达：数据不能交付时
源点抑制：由于拥塞而丢弃数据报，发送抑制报文让源点减慢发送速度
时间超过：TTL为0时要丢弃
参数问题：首部字段不正确时
改变路由(重定向)：可以通过更好的路由，有更好的路径
备注：不对差错报文发送差错报文，非第一个数据报分片不发，组播地址不发，特殊地址0.0.0.0等不发
ICMP询问报文：回送和回答、时间戳和回答、掩码地址和回答、路由器询问和通告
IPv6
格式特点
128bit = 16B 是IPv4 4B 的平方
只有源节点才能分片，路径中的路由器不能分片。 首部长度必须是8B的整数倍。 没有校验但是更安全
分级概念：顶级(第一级)【全球都知道的公共拓扑】 → 场点级(第二级)【指明单个场点】 → 第三级【指明单个网络接口】
IPv4到IPv6的过渡
双协议栈：部分主机和路由器同时支持IPv4和IPv6双协议栈
隧道技术：把IPv6的数据报封装到IPv4数据报中的数据部分
路由协议
路由信息协议(RIP)【应用层】
基于距离-向量
基于距离-向量
每个路由器维护自身到其他每个路由器的距离记录(跳数)，最远为15， 16为不可达
和隔壁交换所有的信息，30主动一次(广播)
收敛相对较慢，坏消息传得慢，因为最多为15跳所以适合小型网络
开放最短路径优先协议(OSPF)【网络层】
基于链路状态路由
基于链路状态路由
使用洪泛法向所有路由器发送隔壁信息
只有在链路发生变化时才 被动的更改信息
使用Dijkstra最短路径计算自己到各目的网络的最优路径
适合大型网络
边界网关协议(BGP)【应用层】
基于路径-向量
基于路径-向量
自治区域之间的协议
寻找一条比较好的路由。 首次交换全部信息，以后只交换变化的部分。
IP组播和移动IP
IP组播【基于UDP】
需要组播路由器的支持，建立组播转发树。主机只发一份数据。数据报协议字段是2
IGMP与组播路由协议
IGMP是TCP/IP的一部分
移动IP
目标：把分组自动的投递给移动结点
功能实体
移动结点：具有永久IP地址的移动结点
移动代理
归属代理(本地代理)：在移动结点的永久居所中代表移动结点执行移动管理功能的实体。
根据移动用户的转交地址，采用隧道技术转换移动结点的数据包
根据移动用户的转交地址，采用隧道技术转换移动结点的数据包
外埠代理(外部代理)：在外部网络中帮助移动结点完成移动管理功能的实体
设备
路由器：具有多个输入/输出端口的专用计算机，连接不同的网络进行路由转发
功能
路由选择：根据所使用的路由选择协议构造路由表(因为和路径有关，所有涉及多个路由器)
分组转发：处理通过路由器的数据流，查询转发表进行转发。(只涉及单个路由器)
路由器 隔离广播域和冲突域。 只能确保收到是分组是正确的，但是不能保证分组不丢失。
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