网络层(IP层)知识总结

1、网络层1. 网络层提供的两种服务虚电路（V):面向链接的,由网络保证提供可靠的服务。借鉴与电信网络。两个计算机通信前先建立链接。数据报服务:网络层向上只提供简朴灵活的,无连接的，尽最大努力交付数据报服务。网络层不提供服务质量承诺。 根据:计算机比电话机智能,有很强的差错解决能力。由于传播网络不提供端到端的可靠服务，因此路由器可以设计的简朴,价格低廉。2. 网际合同IP网际合同P是TCP体系中最重要的合同之一。IP合同配套使用的有：l 地址解析合同ARP（Aress Resolutio Procol)l 逆地址解析合同AP（Reverse Addres ResouiPrtocol）l 网际控制报文合同CM（ternetControl Messge Protoo)l 网际组织管理合同IMP(Ient Grou Maagme rotcol）CP和GMP使用I合同P合同使用AP和RAR合同P合同实现网络互连,使参与互连的性能各异的网络从顾客看起来仿佛是一种统一的网络3. 什么是虚拟互联网络(逻辑互联网络)互连起来的物理网络的异构性本来是客观存在的,但运用IP合同可以使这些性能各异的网络在网络层

2、看起来仿佛是一种统一的网络。网络的异构性：由于顾客需求不同,网络技术发展,导致网络体系中存在不同性能,不同网络合同的网络。(那么如何使这种存在差别的网络连接到一起,感觉像是一种网络没有障碍的通信使用相似的网际合同I,构成一种虚拟互联的网络。例如我们通信的过程中，有段网络使用了卫星链路,有的使用了无限局域网,但是IP合同可以使信息在这些网络传播)。用来连接异构网络的设备:路由器。4. 将网络互连起来要使用某些中间设备，根据中间设备所在层次不同分为：(1) 物理层 使用的中间设备 转发器（epeater)(2) 数据链路层 使用的中间设备网桥或桥接器(bridg)(3) 网络层 使用的中间设备 路由器(ruter)(4) 网络层以上 使用的中间设备网关（teway)转发器和网桥只是把网路扩大（因此，由转发器和网桥连接起来的若干个局域网仍属于一种网路,只能有一种网路号（主机号不同)路由器实现网络互连(路由器的每一种接口均有不同的网络号IP地址)5. P地址和物理地址物理地址：数据链路层和物理层使用的地址地址：网络层和以上各层使用的地址,是一种逻辑地址(由于P使用软件实现的）1. I地址放在I

3、P数据报首部，硬件地址则放在MC帧首部2. 在局域网中,只能看见AC帧。MC帧在不同的网络上传送时,其MAC帧首部的源地址和目的地址是要发生变化的。3. 在层抽象的互联网上只能看到数据报。4. I地址有32位,局域网的硬件地址是48位6. 物理地址与I地址的匹配AR与ARP（由物理地址如何找到相应的P地址/由I地址如何找到相应的物理地址）由于DHCP已经涉及RARP目前很少单独使用RRPP:在主机ARP高速缓冲中寄存一种由IP地址到硬件地址的映射表,并且这个表还动态更新（新增和超时删除）。映射表中寄存我局域网各主机和路由器IP地址到硬件地址的映射表。同一局域网中,ARP解决IP地址到硬件地址映射问题:当主机向我局域网内某主机发送IP报,先在自己的RP高速缓冲中查看有无主机B的I地址。如果有，根据P地址找到相应的硬件地址，将硬件地址写入AC帧中,然后把该M帧发往此硬件地址。当B刚入网，或刚开机ARP高速缓冲中是空的，则A自动运营RP,找出的硬件地址。1) ARP进程在我局域网广播发送一种AR祈求分组,重要内容是“我的I地址是0.0.0.5,硬件地址是00-C-1-D1,我想懂得IP地址为

4、209.0.0.6主机的硬件地址”。2) 我局域网所有主机都收到此分组，但是只有目的IP会写入自己的硬件地址,以一般的单播ARP响应分组响应。同步,B也会把A的IP地址与硬件地址写入自己的AR高速缓冲中。3) A收到后,将的P和硬件地址写入ARP高速缓冲中。不同局域网中，ARP解决I地址到硬件地址映射问题：A无法直接找到远程主机B的硬件地址。一方面将A所在局域网的路由器IP解析为硬件地址,将IP数据报传送到路由器。路由器从转刊登中找到下一跳路由,同步用AP解析出下一跳路由的硬件地址直至最后。AR是解决同一种局域网上的主机或路由器的P地址和硬件地址的映射问题。为什么这样说？当主机A要与另一种网络主机通信时，一方面A是通过R找到路由器,这是一次ARP的使用,即在和R1的局域网中使用，由1找B或与相连的路由器R2,是在R1和B或1和R2的局域网中使用的AP,这是又一次使用ARP,因此说ARP是解决同一种局域网上的I地址和硬件地址的映射问题。7. AR高速缓冲每一种映射项目都设立了生存时间。超过生存时间的项目就删除掉。B的网络适配器（网卡)坏掉等都会导致的硬件地址变化。8. 既然在网络链路上传

5、递的帧最后是按照硬件地址找到目的主机的，那么为什么不直接使用硬件地址进行通信,而是使用抽象的I地址并调用ARP来寻找相应的硬件地址?（IP地址的意义）由于全世界存在多种各样的网络,使用不同的硬件地址。要使这些异构的网络可以互相通信需要非常复杂的硬件地址转换工作，这由顾客主机来完毕几乎是不也许的,有了统一的IP地址,通信就像连在一种网络上,并且AP工作过程是由软件自动完毕的。9. 网际控制报文合同为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功机会,使用CMP（Intetet Control MessagProtocl),CMP不是高层合同,而是IP层合同。CMP分为两种：ICM差错报告报文 和 ICMP询问报文ICP询问报文 祈求报文的应用 ping 应用层直接使用网络层ICM的一种例子,没有通过TC或UPICMP差错报告报文 时间超时的应用 aceroute P数据报中涉及不可交付的DP10. 路由选择合同（核心：路由算法）：使用何种方式获得路由表中各项目由算法能否随网络的通信量或拓扑自适应进行调节分为静态路由选择方略:非自适应路由选择,简朴,开销小，不能适应网络变化，适合简朴小网络动态路由

6、选择方略：自适应、复杂,开销大，能适应网络变化因特网采用的路由选择合同:自适应(动态的)、分布式路由选择合同11. 自治系统(）：单一技术管理下的一组路由器即一种自治系统内使用的是相似的路由选择方略。由路由选择合同是在自治系统内使用还是系统外使用分为：内部网关合同和外部网关合同。(由历史因素称为网关合同其实是路由器合同)内部网关合同(IG)：IP和OSF(力求最佳路由）外部网关合同(GP):BGP4（力求较好路由,不兜圈)12. 路由信息合同RI(Routing formationrtocl)RIP合同让一种自治系统内所有路由器（互换信息时只和相邻路由器互换）都和自己相邻的路由器定期互换信息,并不断更新其路由表，使得每一种路由器到每一种目的网络的路由器都是最短的。基于距离向量路由选择合同 最大特点简朴缺陷:限制网络规模,最大距离为15每次互换完整路由表，随网络扩大,开销增大 “坏消息传的慢”跳数:即到目的网络的距离(与路由器直接相连的网络距离为1，IP容许一条途径最多涉及15个路由器,因此跳数为6表达不可达)RIP合同特点（与哪些路由器互换信息,互换什么信息,什么时候互换）1) 仅与相

7、邻路由器互换信息2) 互换信息为目前本路由器所懂得的所有信息。涉及,我到本自治系统所有网络的距离,到每个网络的下一跳路由（只懂得下一跳路由,不懂得整个网络拓扑构造)3) 按固定期间互换:0秒距离向量算法：一方面,对每一种相邻路由器发送RIP报文(使用了UP,即RP报文D首部IP首部构成IP数据报）,报文涉及“目的网络N,距离,下一跳路由是”然后,接受到的路由器进行分析：1） 对地址为X的路由器发来的报文,先将所有报文的下一跳路由改为X,并将所有距离+。（对于本网络来说，如果准备按发来的报文项目通信目的网络，则须通过X,即下一跳路由为X,而与目的网络的距离为到目的网络的距离）。2） 对修改后的报文,与自己原路由表对比:a. 原路由表中,没有此目的网络N，直接添加b. 原路由表有目的网络N,比较下一跳路由地址,若本来下一跳路由地址也是,直接更新(网络状态也许发生变化,因此以本次新信息为准)c. 若下一跳地址不是X,则比较距离d,以小的为准d. 否则什么也不做3） 若3分钟没有收到相邻路由器的更新路由表,则把此相邻路由器距离标为16(不可达)4） 返回一种R报文最多涉及25个路由,R报文最大

8、长度4（首部)+25*0（一种路由器信息2字节） = 504字节13. 开放最短途径优先OF（OenShoesPah rt)最重要特性:使用分布式链路状态合同OSPF合同特点(与RP比较）1） 向本自治系统所有路由器发送信息，但是使用洪泛法发送，路由器向所有相邻的路由器发送信息，而每一种相邻路由器也会把此信息发送给其相邻的路由器(不发给刚刚发来信息的路由器）,这样，整个系统都能收到。（RIP只给相邻发送)2） 发送信息:相邻所有路由器链路状态。涉及本路由器和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”（费用，距离,时延,带宽)，可以懂得整个网络拓扑。(IP只发送到所有网络距离和下一跳路由）3） 只有链路状态发生变化,才以洪泛法再次发送信息。(RP定期)P将自治系统划分为更小范畴，区域。OSF只在自己区域互换信息,而不再是整个自治系统。减少整个网络上通信量，此时只懂得本区域网络拓扑。OSPF报文直接使用IP数据报(OPFIP首部）OSF五种分组类型1） 类型1，问候分组，拟定邻站可达性（10秒互换一次)2） 类型，数据库描述分组,向邻站发送自己的链路状态数据库摘要信息3） 类型3，链路状态祈求分组,向对方祈求发送某些链路状态具体信息4） 类型4,链路状态更新分组，用洪泛法全网更新链路状态 合同核心部分5） 类型5,链路状态确认，对更新的确认14. 外部网关合同BGP（边界网管合同)BGP是不同AS的路由器之间互换路由信息的合同不同的AS为什么不能使用内部网关合同:1） 英特网规模太大,使得AS之间路由选择非常困难。主干网已超过5万路由前缀,使用链路状态数据库(OSPF措施)，用Djkstra计算耗费时间也很长。不同的AS中,度量的量度也不同样，不能通用。2） AS之间的路由选择合同必须考虑有关方略。不同的网络性能差距较大，根据最短途径找出的途径，也许并不是最快的（在同一种AS中,网络相差不大，最短途径基本实现最迅速度）。并且AS间路由选择也应考虑到政治,安全和经济,容许使用多种路由选择方略，如国内国内传送数据,尽量不要通过其她国家,特别是也许导致威胁的国家。BP只是力求寻找一条可以达到目的网络比较好的路由，而非一条最佳 采用途径向量路由选择合同BP发言人：每一种S至少选择一种作为本AS的BGPSpeaker，一般是边界

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