Skip to content

Latest commit

 

History

History
128 lines (121 loc) · 14.9 KB

网络层.md

File metadata and controls

128 lines (121 loc) · 14.9 KB

1.网络层服务

大纲

转发和路由 转发:路由器查询转发表,指定数据输入输出的对应端口。 路由:根据路由算法设计源到目的的路径。 应用层提供的是两个应用的逻辑通信,网络层是两个主机之间的通信,传输分组。 实现主机之间的通信有两种思路:有连接服务和无连接服务。 有连接服务:首先就指定了路径,然后沿着该路径传输分组,比如虚电路网络无连接服务:不指定路径,每个分组自己确定路径传输,比如数据报网络两种服务模型 路线已经分配分组携带VC编号匹配路径 数据报网络 数据包转发表 出于减少转发表大小考虑,将地址改为一个地址范围(路由聚集)来匹配输出链路提高查表和路由效率。 internet使用数据报网络

2.协议

网络层协议功能

2.1 IPv4协议

IP数据报格式 版本号:4-IPv4 6-IPv6 服务类型:在网络提供分区服务的时候可以使用。一般不使用。 生存时间:每经过一个路由器TTL减少1. 协议:指示采用的是TCP或者是UDP 6为TCP 17为UDP 片偏移:IP分组数据的相对偏移量 标识:当IP数据报被分片后计数器加1,作为该片的标识符 标志位

标志位:作为标识是否允许分片以及片的位置信息。

2.1.1 分片

最大传输单元 分片和重组 分片实例 每个分片可以保留的length字段就是MTU 然后实际封装的数据为MTU-20 offset:片偏移=实际封装的数据/8 标识位MF最后一片为0(表示其为最后一片)其他为1

2.1.2 IP编址

IP编址 IP子网 IP地址分类

子网掩码 子网掩码+IP地址 子网掩码可以分离出IP地址中的网络地址和主机地址,那为什么要分离呢?因为两台计算机要通讯,首先要判断是否处于同一个广播域内,即网络地址是否相同。如果网络地址相同,表明接受方在本网络上,那么可以把数据包直接发送到目标主机,否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地 提供了目的IP和子网掩码就可以确定目的主机所在的子网这样路由就可以到达主机所在的子网,进一步到达目的主机。而一个子网的主机的数量就为2的主机位数次方-2。之所以-2,因为图中的172.32.0.0用来路由器路由查找子网确定路径。172.32.1.255用来作为广播地址。

2.2 CIDR(无类路间路由)

CIDR 可以更加灵活的按需分配IP地址。也是一种描述子网的方法。 路由聚合 转发表精简提高路由效率 层级编址高效

2.3 子网划分

划分子网的目的:缩小广播域,和提高IP利用率。 IP利用率:例如一个需要1万个IP地址的机构,若使用C类地址显然不能满足需要(使用C类地址的网络最多容纳256个主机)但使用B类地址则又造成了5.5万个IP地址的浪费!(使用B类地址的网络最多容纳6万5千个主机) IP地址的利用率将低于20%。 广播率:一个组织机构有向所有子网下的主机发送数据的需求就使用广播,但是如果不划分为更加小的子网,那么广播的接收的主机数量就会特别大,为了降低无用发送而且精确广播我们划分了子网。就好比我们国家实行了各个省份的管理 划分方法:通过向主机位部分借位成为新的网络地址的过程,也就是扩展网络地址的过程。

2.4 DHCP协议

DHCP向服务器(路由器内)发送IP地址获取请求 将分配的IP地址交给客户机 这样就实现了DHCP服务器可以动态的分配IP地址给客户机

2.5 NAT 网络地址转换

相当于组织内部的重命名 NAT出发点 NAT机制原理实现 采用NAT需要在路由器上面安装NAT软件,提供映射服务(这和我们的分层模型违背了)

2.5 ICMP

通过路由器和目的主机返回ICMP报文封装在IP内返回源主机,进而实现对网络的监控和管理。 ICMP 报文内容和服务 ICMP报文格式 举例

2.6 IPv6协议

为什么需要IPv6 IPv6数据报格式 IPv4和IPv6共存解决方法

3. 路由

3.1 路由算法

3.1.1 链路状态路由算法

其中的D(v)为在N集合里面可达v和源直接到达v的最小值,也就是直接或者间接的最小值

3.1.2 距离向量算法

经过长时间互相发送D最后得出最短路径 存在的问题 当有中转过程则通知时对中转结点撒谎到目的结点为无穷距离 上述的选路环路问题可以通过毒性逆转的技术加以避免。它的基本思想是:如果Z的最短路径要通过邻居Y,那么它将告诉Y自己到目的节点的距离是∞。这样,Z向Y撒了一个善意的谎言,使得只要Z经过Y选路到X,它就会一直持续讲述这个谎言,这样Y也就永远不会尝试从Z选路到X了,也就避免了环路问题。 我们将毒性逆转技术应用于上例。Y在更新自己的距离向量时,发现Z到X的距离是∞,于是它将d(x)无奈地更新为60,并向Z发送了更新报文。Z收到报文后更新自己的d(X)为50(直接选路到X),并发给Y更新报文(此时因为Z不需要经过Y进行选路,因此将告诉Y自己到X的距离为50)。Y在接收到Z的报文后,重新将距离更新为1 + 50 = 51,并告诉Z自己到X的距离是∞(实际是51)。Z收到报文后,发现最低耗费并没有改变,因此算法进入静止状态。

3.1.3 层次化路由

相比图抽象理想模型诞生切合实际的层次路由方法 转发表需要由路由间算法和外部路由算法共同确定 AS间路由协议会选择经过最近的AS

3.2 Internet层次化路由协议

3.2.1 AS内部协议IGP

利用UDP报文周期性发送到相关应用管理路由表 基于距离向量算法

3.2.2 AS间路由协议BGP

网关路由器可以理解为一个AS的出入口 AS内路由:内部最高效率(路由算法)到达内网每一主机 AS间路由:通告外面的AS我这里或者经过我有哪些主机可达(选择性告诉基于服务商)