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四、计算机网络之网络层

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丶禁飞 发表于 2021-1-1 17:44:37 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
前言



  • 数据链路层遗留两个问题

    • 1.没有管理可靠传输问题
    • 2.数据链路层实现的同一网络的毗连,那么不同网络的毗连怎么实现

一、网络层提供的两种服务



  • 网络层争论的问题

    • 1.在盘算机网络范畴,网络层应该向运输层提供怎样的服务(面向毗连还是无毗连
    • 2.争论核心的实质就是:**在盘算机通信中,可靠交付应当由谁来负责?是网络还是端系统?

      • 一种观点:让网络负责可靠交付

        • 这种观点认为,应借助于电信网的乐成履历,让网络负责可靠交付,盘算机网络应模仿电信网络,使用面向毗连的通信方式
        • 通信之前先创建虚电路(Virtual Circuit),以保证双方通信所需的一切网络资源。
        • 如果再使用可靠传输的网络协议,就但是所发送的分组无不对按序到达终点,不丢失、不重复。
        • 虚电路是逻辑毗连诶

          • 虚电路体现这只是一条逻辑上的毗连,分组都沿着这条逻辑毗连**按照存储转发方式传送,**而并不是真正创建了一条物理毗连。
          • 请注意,电路互换的电话通信是先创建了一条真正的毗连
          • 因此分组互换的虚电路和电路互换的毗连只是类似,但并不是完全一样。


      • 另一种观点:网络提供数据报服务

        • 互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。
        • 网络层向上只提供简单机动的、无毗连的、尽最大积极交付数据报服务
        • 网络在发送分组时不需要先创建毗连。每一个分组(即IP数据报)独立发送,与其前后的分组无关(不举行编号)
        • 网络层不提供服务质量的答应。即所传送的分组大概出错、丢失。重复和失序(不按序到达终点),固然也不保证分组传送的时限。
        • 尽最大积极交付

          • 由于传输**网络不提供端到端的可靠传输服务,**这就使网络中的路由器可以做得比较简单,而且价格低廉(与电信网的互换机相比较)
          • 如果主机(即端系统)中的历程之间的通信需要是可靠的,那么就由网络的主机中的运输层可靠交付(包罗不对处置处罚、流量控制等)
          • 采取这种思路的好处是:网络的造价大大降低,运行方式机动,可以或许适应多种应用。
          • 互联网可以或许发展到本日的规模。充分证明确当初采取这种设计思路的正确性


      • 虚电路服务于数据报服务的对比


对比的方面虚电路服务数据报服务思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来保证创建的毗连必须有不需要终点所在仅在创建毗连阶段使用,每个分组使用短的虚电路号每个分组都有终点的完整所在分组的转发属于同一条虚电路的分组均按照同一路由举行转发每个分组独立选择路由举行转发当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作出故障的结点大概会丢失分组,一些路由大概会发生厘革分组的顺序总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序端到端的不对处置处罚和流量控制可以由网络负责,也可以由用户主机负责由用户主机负责二、网际协议IP



  • 忘记协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。
  • 与IP协议配套使用的尚有三个协议:

    • 所在解析协议ARP(Address Resolution Protocol)
    • 网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
    • 网际组管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)

2.1.虚拟互连网络



  • 将网络互连并可以或许相互通信,会遇到许多问题需要管理,如:

    • 不同的寻址方式
    • 不同的最大分组长度
    • 不同的网络接入机制
    • 不同的超时控制
    • 不同的不对规复方法
    • 不同的状态陈诉方法
    • 不同的路由选择技能
    • 不同的用户接入控制
    • 不同的服务(面向毗连服务和无毗连服务)
    • 不同的管理与控制方式等

  • 使用一些中间设备举行互连

    • 将网络相互毗连起来要使用一些中间设备。
    • 中间设备又称为中间系统或**中级(relay)**系统。
    • 有以下五种不同的中间设备

      • 物理层中继系统:转发器(repeater)
      • 数据链路层中继系统:网桥桥接器(bridge)或互换机(switch)
      • 网络层中继系统:路由器(router)
      • 网桥和路由器的混淆物桥接器(brouter)
      • 网络层以往的中继系统:网关(gateway)


  • 虚拟互连网络的意义:

    • 所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络,它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性原来是客观存在的,但是我们使用IP协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。
    • 使用IP协议的虚拟互连网络可简称为IP网
    • 使用虚拟互连网络的好处是: 当互联网上的主机举行通信时,就好像在一个网络上通信一样,而看不见互连的各详细的网络异构细节。
    • **如果再这种覆盖全球的IP网的上层使用TCP协议,那么就是现在的互联网(Internet)

2.2. 分类的IP所在



  • 1.IP所在及其体现方法

    • 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。
    • IP所在就是给每个毗连在互联网上的主机(或路由器)分配一个在全世界范围是惟一的32位的标识符。
    • IP所在现在由互联网名字和数字分配机构ICANN举行分配
    • 分类的IP所在。这是最基本的编址方式,在1981年就通过了相应的尺度协议。

      • 将IP所在划分为若干个固定类。
      • 每一类所在都有两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号net-id,它标志主机(或路由器)所毗连到的网络,而另一个字段则是主机号host-id,它标志着主机(或路由器)。
      • 主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。
      • 由此可见,一个IP所在在整个互联网范围内是唯一的
      • 点分十进制,呆板中存放的IP所在是32位二进制码,可以每8位为一组,将其转化为10进制数

    • 子网的划分。这是对最基本的编址方式的改进,其尺度[RFC 950]在1985年通过。
    • 构成超网。这是比较新的无分类编址方式。1993年提出后很快就得到推广应用。

  • 2.常用的三种种别的IP所在
网络种别最大可指派的网络数第一个可指派的网络号最后一个可指派的网络号每个网络中最大主机数A126(2^7-2)112616777214B16383(2^14-2)128.1191.25565534C2097151(2^21-2)192.0.1223.255.255254

  • 3.一般不使用的特殊的IP所在
    网络号 | 主机号 | 源所在 | 目的所在 | 代表的意思
    —|---|—|---|—
    0 | 0 | 可以 | 不可 | 在本网络上的本主机
    0 | host-id | 可以 | 不可 | 在本网络上的某台主机
    全1 | 全1 | 不可 | 可以 | 只在本网络上举行转发(各路由器均不转发)
    net-id | 全1 | 不可 | 可以 | 对net-id上的所有主机举行广播
    127 | 非全0或全1的任何数 | 可以 | 可以 | 用作本地软件环回测试之用
  • 4.IP所在的一些重要特点

    • **IP所在是一种分级别的所在结构。**分两个品级的好处是

      • 第一,IP所在管理机构在分配IP所在时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了IP所在的管理
      • 第二,路由器仅根据目的主机所毗连的网络号来转发分组(而不思量目的主机号),这样就可以使路由表中的项目数大幅度淘汰,从而减小了路由表所占的存储空间

    • 实际上IP所在是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口

      • 当一个主机同时毗连到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的IP所在,其网络号net-id必须是不同的。这种主机称为多归属主机
      • 由于一个路由器至少应当毗连到两个网络(这样它才气将IP数据报从一个网络转发到另一个网络),因此一个路由器至少应当有两个不同的IP所在

    • 用转发器或网桥毗连起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号net-id
    • **所有分配到网络号net-id的网络,无论是范围很小的局域网,还是大概覆盖很大地理范围的广域网,都是同等的

2.3.IP所在与硬件所在



  • IP所在与硬件所在是不同的所在
  • 从条理的角度看,

    • **硬件所在(或物理所在)**是数据链路层和物理层使用的所在。
    • IP所在是网络层和以上各层使用的所在,是一种逻辑所在(称IP所在是逻辑所在是因为IP所在是用软件实现的)

2.4.所在解析协议ARP



  • 通信时使用了两个所在:

    • IP所在(网络层所在)
    • MAC所在(数据链路层所在)

  • 所在解析协议ARP的作用

    • 已经知道了一个呆板(主机或路由器)的IP所在,如何找出其相应的硬件所在?
    • 所在解析协议ARP就是用来管理这样的问题的
    • 作用:从网络层使用的IP所在,解析出在数据链路层使用的硬件所在

  • 所在解析协议ARP要点

    • 不管网络层使用的是什么协议,在实际网络的链路上传送数据帧时,最终还是必须使用硬件所在。
    • 每一个主机都设有一个ARP高速緩存(ARP chche),内里有所在的局域网上的各主机和路由器的IP所在到硬件所在的映射表
    • 当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时,就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP所在。

      • 如果有,就可查出其对应的硬件所在,再将此硬件所在写入MAC帧,然后通过局域网MAC帧发往此硬件所在
      • 如果没有,ARP历程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组。收到ARP响应分组后,将得到的IP所在到硬件所在的映射写入ARP高速缓存。


  • ARP高速缓存的作用

    • 存放最近得到的IP所在到MAC所在的绑定,以淘汰ARP广播的数量
    • 为了淘汰网络上的通信量,主机A在发送其ARP请求分组时,就将自己的IP所在到硬件所在的映射写入ARP请求分组。
    • 当主机B收到A的ARP请求分组时,就将主机A的这一所在映射写入主机B自己的ARP高速缓存中。这对主机B以后向A发送数据报时就更方便了。

  • 应当注意的问题

    • ARP是管理同一局域网上的主机或路由器的IP所在和硬件所在的映射问题。
    • 如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上,那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件所在,然后把分组发送给这个路由器,让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。
    • 从IP所在到硬件所在的解析是自动举行的,主机的用户对这种所在解析过程是不知道的。
    • 只要主机或路由器要和本网络上的另一个已知IP所在的主机或路由器举行通信,ARP协议就会自动地将该IP所在解析为链路层所需要的硬件所在。

  • 使用ARP的四种典型情况

    • 发送方是主机,要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件所在。
    • 发送方是主机,要把IP数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件所在。剩下的工作由这个路由器来完成。
    • 发送方是路由器,要把IP数据报转发到本网络上的一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件所在
    • 发送发是路由器,要把IP数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用ARP找到本网络上另一个路由器的硬件所在。剩下的工作由这个路由器来完成

  • 问题:我们为什么不直接使用硬件所在举行通信?

    • 由于全世界存在各式各样的网络剧哦,它们使用不同的硬件所在。要使这些异构网络可以或许相互通信就不许举行非常复杂的硬件所在转换工作,因此险些是不大概的事。
    • IP编码把这个复杂问题管理了。毗连到互联网的主机只需各自拥有一个唯一的IP所在,它们之间的通信就像毗连在同一个网络上那样简单方便。
    • 因此,在虚拟的IP网络上用IP所在举行通信给广大的盘算机用户带来了很大的方便

2.5.IP数据报的格式



  • 一个IP数据报由首部数据两部分组成。
  • 首部的前一部分是固定长度,共20字节,是所有IP 数据报必须具有的。
  • 在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度是可变的
  • 1.IP数据报首部的固定部分中的个字段

    • 版本:表明是IPv4版本还是IPv6版本
    • 首部长度——占4位,克体现的最大数值是15个单位(一个单位为4字节),因此IP的首部长度的最大值是60字节
    • 区分服务——占8位,用来得到更好的服务。在旧尺度中叫做服务范例,但实际上一直未被使用过。1998年这个字段改名为区分服务。志勇在使用区分服务(DiffServ)时,这个字段才起作用。一般情况下都不使用这个字段
    • 总长度——占16位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为65535字节(总长度必须不凌驾最大传送单位MTU)
    • 标识(identification)——占16位。它是一个计数器,用来产生IP数据报的标识
    • 标志(flag)——占3位,现在只有前两位有意义。

      • 标志字段的最低位是MF(MOre Fragment)。MF = 1体现后面尚有分片。MF = 0 体现最后一个分片。
      • 标志字段中间的一位是DF(Don`t Fragment)。只有当DF = 0 时才允许分片。

    • 片偏移——占13位,指出:较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置 (原位置/8 = 片偏移)
    • 生存时间——占8位,记为TTL(Time To Live),指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大值
    • 协议——占8位,指出此数据报携带的数据使用何种协议,以便目的主机的IP层将数据部分上交给谁人处置处罚过程
    • 首部查验和——占16位,只查验数据报的首部,不查验数据部分。这里不采取CRC查验码而采取简单的盘算方法
    • 源所在——占4字节
    • 目的所在——占4字节

  • IP数据报分片例题

    • 一个数据报的总长度位3820字节,其数据部分的长度为3800字节(使用固定首部),需要分片为长度不凌驾1420字节的数据报片。
    • 因固定首部长度为20字节,因此每个数据报片的数据部分长度不能凌驾1400字节。
    • 于是分为3个数据薄片,其数据部分的长度分别为1400、1400和1000字节
    • 原始数据报首部被复制为个数据报片的首部,但必须修改有关字段的值
    • **解:**IP数据报首部中与分片有关的字段中的数值

…总长度标识MFDF片偏移原始数据报382012345000数据报片1142012345100数据报片214201234510175数据报片3102012345003502.6.IP层转发分组的流程



  • 假设:有4个A类网络通过三个路由器毗连在一起。每一个网络上大概有成千上万个主机
  • 可以想象,**若按目的主机号来制作路由表,**每一个路由表就由4万个项目,即4万行(每一行对应一台主机),则所得出的路由表就会过于巨大。
  • 若按主机所在的网络所在来制作路由表,那么每一个路由器中的路由表就只包罗4个项目(每一行对应一个网络),这样就可使路由表大大简化。
  • 查找路由表

    • 根据目的网络所在就能确定下一跳路由器,这样做的效果是:

      • IP数据报最终一定可以找到目的主机所在的目的网络上的路由器(大概要通过多次的间接交付
      • 只有到达最后一个路由器时,才试图向目的主机举行直接交付


  • 特定主机路由

    • 虽然互联网所有的分组转发都是基于目的主机所在的网络,但在大多数情况下都允许有这样的特例,即为特定的目的主机指明一个路由。
    • 采取特定主机路由可使网络管理人员能更方便地控制网络和测试网络,同时也可在需要思量某种安全问题时采取这种特定主机路由。

  • 默认路由(default route)

    • 路由器还可采取默认路由淘汰路由表所占用的空间和搜索路由表所用的时间
    • 这种转发方式在一个网络只有很少的对外毗连时是很有用的
    • 默认路由在主机发送IP数据报时往往更能显示出它的好处
    • 如果一个主机毗连在一个小网络上,而这个网络只用一个路由器和互联网毗连,那么在这种情况下使用默认路由是非常符合的。

  • 路由器分组转发算法

    • 1.从数据报的首部提取目的主机的IP所在D,得出目的网络所在为N
    • 2.若网络N与此路由器直接相连,则把数据报直接交付目的主机D;否则是间接交付,执行(3)。
    • 3.若路由表中有目的所在为D的特定主机路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器;否则,执行(4)
    • 4.若路由表中有到达网络N的路由,则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器;否则,执行(5)
    • 5.若路由表总有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器;否则,执行(6)
    • 6.陈诉转发分组出错。

三、划分子网和构造超网

3.1.划分子网

1.从两级IP所在到三级IP所在



  • 在ARPARNET的早期,IP所在的设计确实不敷公道

    • 1.IP所在空爱你的使用率有时很低。
    • 2.给每一个物理网络分配一个网络号回使路由表变得太大因而使网络性能变坏
    • 3.两级的IP所在不敷机动。

  • 三级IP所在

    • 从1985年起在IP所在中又增加了一个子网号字段,使两级的IP所在变成为三级的IP所在

  • 划分子网的基本思路

    • 划分子网纯属于一个单位内部的事情。单位对外仍然体现为没有划分子网的网络。
    • 从主机号借用若干位作为子网号subnet-id,而主机号host-id也就相应淘汰了若干位。
    • 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报,仍然是根据IP数据报的目的网络号net-id,先找到毗连在本单位网络上的路由器
    • 然后此路由器在收到IP数据报后,再按目的网路号net-id和子网号subnet-id找到目的子网。

  • 划分子网后变成了三级结构

    • 当没有划分子网时,IP所在是两级结构
    • 划分子网后IP所在就变成了三级结构
    • 划分子网只是把IP所在的主机号host-id这部分举行再划分,而不改变IP所在原来的网络号net-id

2.子网掩码



  • 从一个IP数据报的首部并无法判定源主机或目的主机所毗连的网络是否举行了子网划分。
  • 使用子网掩码(subnet mask)可以找出IP所在中的子网部分。
  • 规则

    • 子网掩码长度 = 32 位
    • **某位 = 1:**IP所在中的对应位为网络号和子网号。
    • **某位 = 0:**IP所在中的对应位为主机号。

  • 默认子网掩码

    • A类所在的默认子网掩码为:255.0.0.0
    • B类所在的默认子网掩码为:255.255.0.0
    • C类所在的默认子网掩码为:255.255.2555.0

  • 子网掩码是一个网络或子网的重要属性

    • 路由器在和相邻路由器互换路由信息时,必须把自己所在网络(或子网)的子网掩码告诉相邻路由器
    • 路由器的路由表中的每一个项目,除了要给出目的网络所在外,还必须同时给出该网络的子网掩码。
    • 若一个路由器毗连在两个子网上就拥有两个网络所在和两个子网掩码。

  • 子网划分的方法

    • 固定长度子网变宗子网两种子网划分方法。
    • **在采取固定长度子网时,所划分的所有子网的子网掩码都是相同的。
    • 虽然根据已成为互联网博尺度协议的RFC 950文档,子网号不能全1全0,但随着无分类域间路由选择CIDA的广泛使用,现在全1和全0的子网号也可以使用了,但一定要谨慎使用,确认你的路由器所用的路由选择软件是否支持全0或全1的子网号这种较新的用法。
    • **划分子网增加了机动性,但却淘汰了可以或许毗连在网络上的主机总数。

3.2.使用子网时分组的转发



  • 在不划分子网的两级IP所在下,从IP所在得出网络所在是个很简单的事。
  • 但在划分出子网的情况下,从IP所在确不能唯一地都出网络所在来,这是因为网络所在却绝育谁人网络所在用的子网掩码,但数据报的首部并没有提供子网掩码的信息
  • 因此分组转发的算法也必须做先相应的改动。
3.3.无分类编制CIDR(无种别域间路由)

1.网络前缀



  • 划分子网在一定程度上缓解了互联网在发展中遇到的困难。然而在1992年互联网仍然面对三个必须尽早管理的问题:

    • 1.B类所在在1992年已分配了近一半,眼看就要在1994年3月全部分配完毕
    • 2.互联网主干网上的路由表中的项目数急剧增长(从几千个增长到几万个)
    • 3.这个IPv4的所在空间最终将全部耗尽。

  • IP编制问题的演进

    • 1987年,RFC 1009就殖民了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。
    • 使用**变宗子网掩码VLSM(Varible Length Subnet Mask)**可进一步提高IP所在资源的使用率。

  • CIDR最主要的特点

    • CIDR消除了传统的A类、B类和C类所在以及划分子网的概念,因而可以更加有效地分配IPv4的所在空间。
    • CIDR使用各种长度的网络前缀(network-prefix)来代替分类所在中的网络号和子网号
    • **IP所在从三级编址(使用子网掩码)又回到了两级编址。

  • 无分类的两级编址:

    • 无分类的两级编址的记法是:**IP所在 = {,}
    • CIDR使用斜线记法(slash notation),它又称为CIDR记法,即在IP所在面加上一个斜线**/**,然后写上网络前缀所占的位数(这个数值对应于三级编址中子网掩码中1的个数)。比方:220.78.168.0/24

  • CIDR所在块

    • CIDR把网络前缀都相同的连续的IP所在组成CIDR所在块
    • 128.14.32/20体现的所在块共有2^12个所在(因为斜线后面的20是网络前缀的位数,所以这个所在的主机号是12位)

      • 这个所在块的起始所在是128.14.32.0
      • 在不需要指出所在块的起始所在时,也可以将这样的所在块简称为**/20所在块**
      • 128.14.32.0/20所在块的最小所在:128.14.43.0
      • 128.14.32.0/20所在块的最大所在:128.14.47.255
      • **全0和全1的主机号所在一般不使用。


  • 路由聚合(route aggregation)

    • 一个CIDR所在块可以体现许多所在,这种所在的聚合常称为路由聚合,它使得路由表中的一个 项目可以宝石许多个(比方上千个)原来传统分类所在的路由。
    • 路由聚合有利于淘汰路由器之间的路由选择信息的互换,从而提高了整个互联网的性能。
    • 路由聚合也成为了构成超网(supernetting)。

2.最长前缀匹配



  • 使用CIDR时,路由表中的每个项目由网络前缀下一跳所在组成。在查找路由表时大概会得到不止一个匹配效果
  • 应当从匹配效果中选择具有最长网络前缀的路由:最差前缀匹配(longest-prefix matching)。
  • 网路前缀越长,其所在块就越小,因而路由就越详细(more specific)
  • 最长前缀匹配又称为最长匹配最佳匹配
3.使用二叉树线索查找路由表



  • 当路由表的项目数很大时,怎样设法减小路由表的查找时间就成为一个非常重要的问题。
  • 为了举行更加有效地查找,通常是将无分类编址的路由表存放在一种条理的数据结构中,然后自上而下地按条理举行查找。这里最常用的就是二叉线索(binary trie)
  • IP所在中从左到右的比特值决定了从根节点逐层向下层延伸的路径,而二叉线索中的各个路径就代表路由表中存放的各个所在。
  • 为了提高二叉线索的查找速度,广泛使用了各种压缩技能。
四、网际控制报文协议ICMP

4.1.ICMP的概述



  • 为了更有效地转发IP数据报和提高交付乐成的时机,在网际层使用了网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
  • ICMP是互联网的尺度协议。
  • ICMP允许主机或路由器陈诉不对情况和提供有关异常情况的陈诉。
  • 但ICMP不是搞成协议(看起来好像是高层协议,因为ICMP报文是装在IP数据报中,作为其中的数据部分),而是IP层的协议。
4.2.ICMP报文的范例



  • ICMP报文的种类有两种,即ICMP不对陈诉报文和ICMP询问报文
  • ICMP报文的前4个字节是统一的格式,共有三个字段:即范例代码查验和。接着的4个字节的内容与ICMP的范例有关。
  • ICMP不对陈诉报文

    • ICMP不对陈诉报文共有4种

      • 终点不可达
      • 时间凌驾
      • 参数问题
      • 改变路由(重定向)(Redirect)

    • ICMP不对陈诉波阿文的数据字段的内容

      • ICMP的前八个字节
      • IP数据报首部(8字节)

    • 不应发送ICMP不对陈诉报文的几种情况

      • 对ICMP出错陈诉报文不在发送ICMP不对陈诉报文
      • 对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送ICMP不对陈诉报文。
      • 对具有多播所在的数据报都不发送ICMP不对陈诉报文。
      • 对具有特殊地质(如127.0.0.0或0.0.0.0)的数据报不发送ICMP不对陈诉报文。


  • ICMP查询报文

    • ICMP查询报文有两种

      • 回送请求和答复报文。
      • 时间戳请求和答复报文。

    • 以下的几种ICMP报文不在使用:

      • 信息请求与答复报文
      • 掩码所在请求和答复报文
      • 路由器询问和通告报文
      • 源点抑制报文


4.3.ICMP的应用举例



  • PING(Packet InterNet Groper)

    • PING用来测试两个主机之间的连通性
    • PING使用了ICMP回送请求与回送答复报文。
    • PING的应用举例 (ping百度为例)

  • Traceroute

    • 在Windows操纵系统中这个下令是tracert。
    • 用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。
    • 它使用IP数据报中的TTL子弹和ICMP时间凌驾不对陈诉报文实现对源点到终点的路径的跟踪。

五、互联网的路由选择协议

5.1.有关路由选择协议的几个基本概念

1.抱负的路由算法



  • 算法必须是正确的和完整的
  • 算法在盘算上应简单
  • 算法应能适应通信量和网络拓扑的厘革,这就是说,要有自适应性
  • 算法应是公平的
  • 算法应是最佳的
  • 关于最佳路由

    • 不存在一种绝对的最佳路由算法
    • 所谓最佳只能是相对于某一种特定要求下得出的较为公道的选择而已。
    • 实际的路由选择孙发,应尽大概靠近于抱负的算法。
    • 路由选择是个非常复杂的问题。

      • 它是网络中的所有结点共同协调工作的效果。
      • 路由选择的情况往往是不停厘革的,而这种厘革有时无法事先知道。


  • 从算法的自适应性思量

    • 静态路由选择计谋——即非自适应路由选择,其特点是简单和开销较小,但不能实时适应网络状态的厘革。
    • 动态路由选择计谋——即自适应路由选择,其特点是能较好地适应网络状态的厘革,但实现起来较为复杂,开销也比较大。

2.分条理的路由选择协议



  • 互联网采取分条理的路由选择协议。这是因为:

    • 互联网的规模非常大。如果让所有的路由器知道所有的网络应怎样到达,则这种路由表将非常大,处置处罚起来也太花时间。而所有这些路由器之间互换路由信息所需的带宽就会使互联网的通信链路饱和。
    • 许多单位不肯意外界相识自己单位网络的结构细节和本部分所采取的路由选择协议(这属于本部分内部的事情),但同时还希望毗连到互联网上。

  • 自治系统AS(Autonomous System)

    • **自治系统AS的界说:**在单一的技能管理下的一组路由器,而这些路由器使用一种AS内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该AS内的路由,同时还使用一种AS之间的路由选择协议用以确定分组在AS之间的路由。
    • 现在对自治系统AS的界说强调下面额事实:只管一个AS使用了多种内部路由选择协议和度量,但重要的是一个AS对其他AS体现出的是一个单一的和一致的路由选择计谋。

  • 互联网有两大类路由选择协议

    • 内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol)

      • 在一个自治系统内部使用的路由选择协议
      • 现在这类路由选择协议使用的最多,如RIP和OSPF协议

    • 外部网关协议EGP(External Gateway Protocol)

      • 若源站和目的站处在不同的自治系统中,当数据报传到一个自治系统的界限时,就需要使用一种协议将路由选择信息通报到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议EGP
      • 在外部网关协议中现在使用最多的是BGP-4


5.2.内部网关协议RIP



  • 工作原理

    • 路由信息协议RIP(Routing information Protocol)是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议。
    • RIP是一种分布式的、基于隔断向量的路由选择协议。
    • RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的隔断纪录

  • 隔断的界说

    • RIP认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少,即隔断短
    • RIP允许一条路径最多只能包罗12个路由器。
    • 隔断的最大值为116时即相当于不可达。可见RIP只适用于小型互联网。
    • RIP不能在两个网络之间同时适用多条路由。RIP选择一个具有最少路由器的路由(即最短路由),拿牌还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。

  • RIP协议的三个特点

    • 仅和相邻路由器互换信息。
    • 互换的信息时当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。
    • 按固定的时间隔断互换路由信息,比方,每隔30秒。当网络拓扑发生厘革时,路由器也实时向相邻路由器通告拓扑厘革后的路由信息。

  • 路由表的创建

    • 路由器在刚刚开始工作时,只知道直接毗连的网络隔断(此隔断界说为1)。它的路由表时空的。
    • 以后,每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器互换并更新路由信息。
    • 经过若干次更新后,所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短隔断和下一跳路由器的所在。
    • RIP协议的收敛(convergence)过程较快。收敛就是在自治系统所有的节点都得到正确的路由选择信息的过程。

5.3.内部网关协议OSPF



  • 开放最短路径优先OSPF(OPen Shortest Path First)是为客服RIP的缺点在1989年开发出来的。
  • OSPF的原理很简单,但实现起来却较为复杂。
1.OSPF协议的基本特点



  • 开放表明OSPF协议不是受某一家厂商控制,而是公开发表的。
  • 最短路径优先是因为使用了Djkstra提出的最短路径算法SPF
  • 采取分布式的链路状态协议(link state Protocol)
  • 注:OSPF只是一个协议的名字,它并不体现其他的路由选择协议不是最短路径优先
2.三个要点



  • 向本自治系统中所有路由器发送消息,这里使用的方法是洪泛法
  • 发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路信息,但这只是路由器所知道的部分信息

    • 链路状态就是说明本路由器都和哪些路由器相邻,以及该链路的度量(metric)

  • 只有当链路状态发生厘革时,路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。
3.链路状态数据库(link-state-database)



  • 由于各路由器之间频仍地互换链路状态信息,因此所有的路由器最终都能创建一个链路状态数据库。
  • 这个数据库实际上就是**全网的拓扑结构图,它在全网范围内是一致的(这称为链路状态数据库的同步)
  • OSPF的链路状态数据库能**较快地举行更新,**使各个路由器能实时更新其路由表。
  • OSPF的更新过程收敛的快是其重要优点。
4.OSPF的区域(area)



  • 为了使OSPF可以或许用于规模很大的网络,OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围,叫做区域
5.划分区域



  • 划分区域的好处就是将雷勇洪泛法互换链路状态信息的范围范围于每一个区域而不是整个的自治系统,这样就淘汰了整个网络上的通信量。
  • 在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑,而不知道其他区域的网络拓扑的情况。
  • OSPF使用条理结构的区域划分。在上层的区域叫做主干区域(backbone area)
  • 主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。
6.OSPF的五种分组范例



  • 范例1,问候(hello)分组。
  • 范例2,数据库形貌(database Description)分组。
  • 范例3,链路状态请求(Link State Request)分组。
  • 范例4,链路状态更新(Link State Update)分组。

    • 洪泛法对全网更新链路状态。

  • 范例5,链路状态确认(Link State Acknowledgement)分组。
7.OSPF的基本操纵


5.4.外部网关协议BGP



  • BGP是不同自治系统的路由器之间互换路由信息的协议。
六、IPv6

6.1.IPv6的基本首部。



  • IPv6的主要厘革

    • 更大的所在空间。IPv6将所在从IPv4的32位增大到了128位
    • 扩展的所在条理结构。
    • 机动的首部格式。IPv6界说了许多可选的扩展首部
    • 赶紧的学徐昂。IPv6允许数据报包罗有选项的控制信息,其选项放在有效载荷中。

  • IPv6数据报的一般形式

    • IPv6数据报由两大部分组成:

      • 基本首部(base header):40字节
      • 有效载荷(payload)。不凌驾65535字节。有效载荷也称为净负荷。有效载荷允许有零个或多个扩展首部(extension header),再后面是数据部分。



来源:https://blog.csdn.net/weixin_44861708/article/details/111994856
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