4.1

生活在網(wǎng)絡(luò)層的“工人”是路由器，他負(fù)責(zé)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的連接，但是因?yàn)樗簧钤谇叭龑铀詮木W(wǎng)絡(luò)層之上的東西他不能管理，所以網(wǎng)路層之上的數(shù)據(jù)對(duì)于路由器來說必須是相同的、透明的。

• 常見的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議有IP 和 ICMP
• TCP IP傳輸層協(xié)議
• FTP應(yīng)用層協(xié)議
• 一句話區(qū)分IP和MAC地址，MAC地址決定下一跳去哪，IP地址地址決定要到哪去

網(wǎng)路層的功能

網(wǎng)絡(luò)層的功能有三點(diǎn):

• 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連
• 路由和轉(zhuǎn)發(fā)
• 擁塞控制,但是沒有流量控制

異構(gòu):

1. 不同的傳輸介質(zhì)，不同數(shù)據(jù)編碼方式 —物理層
2. 或者不同的鏈路層協(xié)議或者不同的數(shù)據(jù)單元個(gè)數(shù)連接在一起
3. 也就是說數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議不同的物質(zhì)連接在一起
   

練習(xí)

• 當(dāng)今主流的使用的是TCP/IP協(xié)議族，而網(wǎng)絡(luò)層采用的是IPV4協(xié)議比較多
• 網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)的理解，互連的理解:可以采用特點(diǎn)的路由器將IPV4和IPV6網(wǎng)絡(luò)相連
  

路由轉(zhuǎn)發(fā)的過程

• 路由器具有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的功能
  路由表和轉(zhuǎn)發(fā)過程
  1.路由表
• 路由表轉(zhuǎn)發(fā)的是IP地址，只有達(dá)到數(shù)據(jù)鏈路層的時(shí)候才使用MAC地址
• 有的時(shí)候會(huì)考察結(jié)合路由表的綜合題。
  
  

2. 確定下一跳
   

3.確定路由轉(zhuǎn)發(fā) 參考鏈接

4. 分組轉(zhuǎn)發(fā)過程

答案選B

SDN

擁塞控制

1. 擁塞的概念：在通信子網(wǎng)中，因?yàn)槌霈F(xiàn)過量的分組而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的下降稱為擁塞

4.2 路由算法

• 靜態(tài)路由算法(非自適應(yīng)路由算法):一般適用于小型網(wǎng)絡(luò)
• 動(dòng)態(tài)路由算法:(自適應(yīng)路由算法):互相連接的路由器彼此交換信息
  動(dòng)態(tài)路由算法有利于流量控制，常見的動(dòng)態(tài)路由算法有距離向量算法和鏈路狀態(tài)路由算法
• 路由選擇分為直接交付和間接交付，當(dāng)發(fā)送站和目的站在同一網(wǎng)段中，就使用直接交付，反之就使用間接交付，間接交付的最后一個(gè)路由器肯定使用直接交付的方式–對(duì)應(yīng)第七題
• 判斷一個(gè)路由器的交付方式是直接交付和間接交付，需要根據(jù)分組目的IP地址和該路由器的接收端口是否是屬于同一子網(wǎng) 具體來說是把源IP地址和目的IP地址分別和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行與操作，如果分組相同那就采用直接交付 否則就間接交付
  
  

距離向量算法和狀態(tài)路由算法和層次路由

原理不講了 看書或者看視頻:鏈路狀態(tài)路由算法 、距離向量算法
距離向量算法

• 鏈路狀態(tài)算法在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中需要大量的前綴知識(shí)，而在實(shí)際行過程中的網(wǎng)路是多變且復(fù)雜的這也對(duì)全局路由算法帶來了很多限制距離向量算法適用于不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)
• 但是他的慢收斂機(jī)制也會(huì)導(dǎo)致一些問題
  
  
  下面這個(gè)題有助于理解上一個(gè)題目
  
  如果黃色熒光筆部分的網(wǎng)路壞掉了，那么B收不到信息，所以C也收不到信息，所以C可能一直等待這樣就出現(xiàn)了環(huán)路的問題。
  

鏈路狀態(tài)算法

• 也叫全局路由算法
• 采用的方法是**Dijikstra**算法
• 實(shí)際操作的時(shí)候每個(gè)路由表更新自己的信息并將信息洪泛給其他路由器
  
  結(jié)論:如每一列的紅色筆所示 v的最短路徑uv w的最短路徑usyw x的最短路徑ux y的最短路徑uxy z的最短路徑是uxyz
  

4.3 IPV4

IP的分類

• 大概分為A B C類網(wǎng)絡(luò)
• 注意給一個(gè)IP地址會(huì)判斷是哪類網(wǎng)絡(luò)
  

IPV4數(shù)據(jù)報(bào)格式

• IPV4分組頭是可變的 分為固定部分和可變部分
• 協(xié)議部分占八位，6表示TCP 17表示UDP
• 首部校驗(yàn)和只校驗(yàn)分組的首部，不校驗(yàn)數(shù)據(jù)部分
  
  

分片

• 鏈路層能承載的最大數(shù)據(jù)量稱為最大傳送單元MTU，因?yàn)镮P被封裝在數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)報(bào)中，因此鏈路層的MTU嚴(yán)格限制著IP數(shù)據(jù)報(bào)的長度，以太網(wǎng)的幀的范圍是[46B,1500B]
• 當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)長度大于MTU的時(shí)候就需要將他分片
• 由于偏移值的單位是8B，所以除了最后一片外其他所有數(shù)據(jù)騙得有效載荷都是8的倍數(shù)

IPV4地址

1. IP地址是32位，無論是哪一種IP格式都是 {<網(wǎng)絡(luò)號(hào)><主機(jī)號(hào)/路由器>}
2. 一臺(tái)主機(jī)之前的網(wǎng)絡(luò)號(hào)所指明的網(wǎng)絡(luò)必須是唯一的。
3. 特殊的IP地址
4. 對(duì)于A類地址減少了兩個(gè)，.0的用于表示本網(wǎng)絡(luò),127.表示環(huán)回自檢。

NAT格式轉(zhuǎn)換

• 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT，是將專用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為公用網(wǎng)絡(luò)地址，從而隱藏內(nèi)部管理的IP地址
• 這種封裝有兩點(diǎn)好處:1.對(duì)于不同局域網(wǎng)內(nèi)部IP地址可以是相同的，使得減少了IP地址的消耗，2.同時(shí)隱藏了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，降低了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)收到攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。
• 私有的IP地址必須通過網(wǎng)關(guān)利用NAT將私有的IP地址轉(zhuǎn)化為Internet中合法的全球IP地址之后才能用于Internet。
  
  私有IP地址和NAT
  NAT的作用是將私有IP轉(zhuǎn)換為公有IP，私有IP也稱為==可重用IP
  
  
  因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)是外部網(wǎng)絡(luò)所以這個(gè)題的等價(jià)問法是問哪一個(gè)選項(xiàng)是私有網(wǎng)絡(luò)也就是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

NAT轉(zhuǎn)換表和NAT轉(zhuǎn)換過程

• 端口號(hào)可以唯一標(biāo)識(shí)主機(jī)的某一進(jìn)程，不同主機(jī)的進(jìn)程可以是相同的
  1.A給B發(fā)送消息 網(wǎng)絡(luò)層需要打包，數(shù)據(jù)鏈路層需要打包 NAT需要轉(zhuǎn)換…
  

2. B給C發(fā)消息 注意別寫成40001了
   
   
   給端口和私有IP地址需要經(jīng)過 NAT表 轉(zhuǎn)換成公網(wǎng)的IP地址比如以太網(wǎng)，這個(gè)時(shí)候源IP和端口號(hào)就都要匹配，否則就進(jìn)行丟棄，之后不會(huì)進(jìn)行新的動(dòng)作，因?yàn)榕渲肗AT表是管理員需要干的活。

子網(wǎng)劃分和子網(wǎng)掩碼

為什么要引入子網(wǎng)劃分

1. 試想一下如果一個(gè)公司申請(qǐng)了一個(gè)IP地址(比如是B類IP地址)，但是這個(gè)局域網(wǎng)之內(nèi)只分配兩個(gè)主機(jī)，那么顯然利用率很低浪費(fèi)資源
2. 如果一個(gè)公司想開一個(gè)小號(hào)，還得重新申請(qǐng)，很麻煩
3. 所以引入下面的子網(wǎng)劃分
   
   子網(wǎng)劃分將一部分的主機(jī)號(hào)變成子網(wǎng)號(hào)

• 怎么理解1111是廣播?:這也是我學(xué)習(xí)的時(shí)候遇到的問題，沒記錯(cuò)的話，應(yīng)該是在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進(jìn)行廣播，也就是在該局域網(wǎng)內(nèi)的所有主機(jī)都會(huì)收到這份數(shù)據(jù)
• D類網(wǎng)絡(luò)是發(fā)送組播的網(wǎng)絡(luò)類
  
  子網(wǎng)掩碼
• 其實(shí)子網(wǎng)掩碼就是（用0）掩蓋掉子網(wǎng)編號(hào)的幾位，讓你知道有（后面）多少位是主機(jī)號(hào)；前面多少位是網(wǎng)絡(luò)號(hào)，這樣就方便找到對(duì)應(yīng)主機(jī)了。
• 同一IP地址和不同子網(wǎng)掩碼其實(shí)可以得到想通過的目的網(wǎng)絡(luò)地址的。
• 子網(wǎng)掩碼需要掌握的部分：子網(wǎng)掩碼的含義 為了得到目的的網(wǎng)絡(luò)地址、三級(jí)IP的劃分，網(wǎng)絡(luò)部分都是1，主機(jī)部分都是0
• 廣播的含義 255 網(wǎng)絡(luò)區(qū)間 0
  
  
  
  分時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制
  
  這個(gè)寫的比較明白

CIDR機(jī)制

首先思考一個(gè)問題為什么要引入CIDR這種技術(shù)

CIDR的格式

• 如果是求網(wǎng)絡(luò)地址那么就令除了27位的位都是0
• 求子網(wǎng)掩碼，那么就27位都是1剩下的都是0

練習(xí)

練習(xí)一下地址的劃分 ABC類網(wǎng)絡(luò) D是組播網(wǎng)絡(luò) 全1是廣播 全0是網(wǎng)絡(luò)地址


這個(gè)是一個(gè)子網(wǎng)劃分的問題 只需要管后變的十位就行 不用管前面的網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)之間的界限

最長前綴匹配原則

考察最長網(wǎng)絡(luò)前綴匹配原則 第一列前八位和目的地址相同 第二個(gè)前11位和目的地址相同 第三列前22位和地址不同 所以根據(jù)原則下一條是R2 所以答案是B

考察最長網(wǎng)絡(luò)前綴匹配原則 這個(gè)是前12位 所以答案是A 后四位是0010 可以肯定的是第二個(gè)字節(jié)的數(shù)字不能超過64 所以只有A符合要求

ARP協(xié)議

所以你可以將ARP協(xié)議理解成將IP轉(zhuǎn)換位MAC地址的工具

1. 源主機(jī)(主機(jī)1)查找 ARP緩存，發(fā)現(xiàn)并沒有目的地址3主機(jī)IP和MAC的映射關(guān)系。
2. 緊接著，他發(fā)送了一個(gè)廣播請(qǐng)求的ARP數(shù)據(jù)報(bào)，形式如右下角所示，相當(dāng)于在商場上廣播小明同學(xué)在嗎，你媽媽找你，只有小明回答就行，不需要其他人回答
3. 如果小明收到了信息，這個(gè)時(shí)候小明發(fā)送自己的IP和MAC但播給主機(jī)1，主機(jī)1收到映射并將映射插入自己的數(shù)據(jù)幀中 經(jīng)過物理層發(fā)送

1. 如果要發(fā)送到其他網(wǎng)段的話，首先對(duì)于一個(gè)文件在傳輸層需要分段，之后在網(wǎng)絡(luò)層寫上源IP和目的IP的地址。
2. 做一下子網(wǎng)掩碼的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)不存在目的IP地址，在局域網(wǎng)內(nèi)發(fā)送一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)6的廣播請(qǐng)求返回IP和MAC
3. 返回到數(shù)據(jù)鏈路層組裝成幀。
   
   

ICMP協(xié)議

• 目的:提高IP數(shù)據(jù)報(bào)交付成功的機(jī)會(huì)，在網(wǎng)絡(luò)層使用ICMP來讓主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)和異常情況
• 結(jié)構(gòu):IP層數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)報(bào)的首部 = IP數(shù)據(jù)報(bào)
• 所以ICMP是IP層的協(xié)議
• 種類：差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文、詢問報(bào)文
  1.差錯(cuò)報(bào)文產(chǎn)生的時(shí)間和結(jié)構(gòu):只有第一個(gè)分片產(chǎn)生，并且對(duì)于已經(jīng)攜帶差錯(cuò)的報(bào)文不再產(chǎn)生差錯(cuò)報(bào)文、組播不產(chǎn)生差錯(cuò)報(bào)文
  2.ICMP詢問報(bào)文的四種類型: == 回送和回答報(bào)文(PING)、時(shí)間戳和回答報(bào)文、地址掩碼請(qǐng)求和回答報(bào)文、路由器詢問和通告報(bào)文 == 分組網(wǎng)間檢測PING請(qǐng)求和回答報(bào)文(測試兩臺(tái)主機(jī)的連通性)和Traceroute(使用時(shí)間超過報(bào)文)
• PING工作在應(yīng)用層 Trace工作在網(wǎng)絡(luò)層

4.4Ipv6 數(shù)據(jù)報(bào)和地址

解決地址耗盡的方法有三種

• 采用無類別編址CDIR，使IP分配更合理
• 采用NAT網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換節(jié)省全球IP地址
• 采用更大的地址空間 IPV6

IPV4 vs IPV6



IPV6地址表示

4.6 IP組播

IP組播地址 概述

以太網(wǎng)IP和MAC之間的映射
注意一下23位

4.7 移動(dòng)IP

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4.8 網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備

幾種不同的機(jī)器

• 集線器相當(dāng)于多端口的中繼器，他們的作用都是放大信號(hào)，但是不允許多個(gè)輸入，并允許多個(gè)輸出，可以理解成不能多個(gè)人搶喇叭(東北話廣播)但是允許多個(gè)人聽喇叭
• 集線器是不存在MAC地址的
• 當(dāng)一個(gè)路由器連接的子網(wǎng)有廣播信號(hào)的時(shí)候，這個(gè)廣播信號(hào)是不會(huì)影響其他子網(wǎng)的，所以路由器是可以分隔廣播域的
• 路由器的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能:在能夠開始向輸出鏈路輸出數(shù)據(jù)分組的第一位的時(shí)候，必須先接收到整個(gè)分組
• 路由器可以有多個(gè)端口 多個(gè)IP地址和MAC地址
  

總結(jié)

• 路由器也是一個(gè)設(shè)備 地址是網(wǎng)絡(luò)地址.1~254
• 網(wǎng)絡(luò)前綴的作用也相當(dāng)于子網(wǎng)掩碼

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-626657.html

到了這里，關(guān)于王道計(jì)網(wǎng) 第四章筆記的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！