360浏览器直接进入网站,自己做发卡网站长,5118网站的功能,装饰工程施工流程步骤主要任务时把分组从源端发送到目的端#xff0c;为分组交换网上的不同主机提供服务。网络层传输单位是数据报 功能#xff1a;
路由选择与分组转发#xff08;最佳路径 #xff09;异构网络互联拥塞控制
数据交换方式
电路交换#xff1a;通信时延小、有序传输、没有冲…主要任务时把分组从源端发送到目的端为分组交换网上的不同主机提供服务。网络层传输单位是数据报 功能
路由选择与分组转发最佳路径 异构网络互联拥塞控制
数据交换方式
电路交换通信时延小、有序传输、没有冲突、实时性强、独占资源 建立连接时间长、线路独占使用效率低灵活性差没有差错控制能力报文交换 分组交换 IP数据报格式 片偏移量首地址/8 总长度单位是1B 片偏移量单位是8B 首部长度单位是4B
MTU数据链路层可封装数据的最大传送单元。在以太网中MTU为1500字节
IP地址
分类的IP地址
全世界唯一的32位/4字节标识符标识路由器主机的接口 IP地址 : (网络号主机号) 点分十进制 路由器不同的接口有不同的IP地址 A类网络减去网络号全0特殊地址和全1127环回地址 B类和C类都要减去网络号全0不清楚为什么 最大主机数减去全0和全1.
特殊地址 所谓的环回地址指的是该数据报不会实际发送出去多用于测试。实际上就是自己。 私有IP地址不能在广域网中使用。
网络地址转换(NAT)
路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发 网络地址转换NAT(Network Address Translation)在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器它至少有一个有效的外部全球IP地址。
局域网中的计算机先将数据发送给NAT路由器NAT路由器再以自己的IP发送给外网 外网会将信息发送给NAT路由器NAT路由器再根据NAT转换表发送给应该接收的电脑。 将源IP和端口号传输层概念按照NAT转换表转换为可以在外网发送的源IP和端口号。同理接收外部信息的时候也会首先发送给NAT路由器再按照NAT路由器将目标IP和端口号更换为局域网中的私有IP和端口号
NAT转换表中LAN端有不同的IP地址WAN端根据端口号对应不同的IP地址。
子网划分和子网掩码
分类IP地址的弱点
IP地址空间的利用率有时很低两级IP地址不够灵活
将主机号拆分为子网号和主机号当某些单位划分子网后对外仍表现为一个网络即本单位外的网络看不见本单位内子网的划分。 主机号至少要留下两位 如果只剩下一位那么主机号要么全0要么全1这都是不允许的。 子网号能够全0全1要看情况一般子网划分不允许只有CIDR中可以
两级IP地址的子网掩码根据类别比如B类的子网掩码就是255.255.0.0 三级IP地址的子网掩码也很简单就是不变的地方都是1 子网网络地址子网掩码与IP地址逐位相与 路由表中应该包含
目的网络地址目的网络子网掩码下一跳地址
直接交付路由器直接交给连接的子网 间接交付路由器需要传给下一跳
路由器转发分组的算法
提取目的IP地址是否直接交付特定主机路由检测路由表中有无路径默认路由0.0.0.0TTL耗尽丢弃报告转发分组出错
无分类编制CIDR
为了解决IP地址快要耗尽的情况 也叫做无分类域间路由选择CIDR
消除了传统A类、B类和C类地址以及划分子网的概念 CIDR记法IP地址后加上/然后写上网络前缀可以任意长度的位数融合子网地址和子网掩码方便子网划分 CIDR地址块CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个CIDR地址块 同前面一样主机部分最多是所有情况-2不能全0和全1 如果给CIDR继续划分子网子网号是可以全0、全1的。
地址块记法最小地址 地址掩码子网掩码网络前缀部分全都是1
构成超网
将多个子网聚合成一个较大的子网叫做构成超网或者路由聚合。 方法将路由前缀缩短 用相同的部分当作前缀
最长前缀匹配
使用CIDR时查找路由表可能得到几个匹配结果应该选择具有最长网络前缀的路由。前缀越长地址块越小路由越具体。
ARP协议
每个主机和路由器都有ARP高速缓存IP地址和MAC地址的映射只存同一个局域网内部的 首先检查ARP高速缓存查新IP地址对应的MAC地址如果没有就发出ARP广播。 ARP缓存每10-20min更新一次。 广播ARP请求分组 目的地址为全1说明是广播分组帧。 如果是同一个网段内的单播ARP响应分组。 如果发现不是一个网段的子网掩码和目标IP相与发现与自己的网络部分不同先请求到网关的MAC地址然后发送给网关然后在路由器之间传递知道到达正确的网段然后路由器再发出广播询问MAC地址得到回应以后直接发给目标主机。 在数据链路层上传送数据必须使用MAC地址。 ARP协议4中典型情况
主机A发给本网络上的主机B用ARP找到主机B的硬件地址主机A发给另一网络上的主机B用ARP找到本网络上一个路由器网关的硬件地址路由器发给本网络的主机A用ARP找到主机A的硬件地址路由器发送给另一网络的主机B用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址
ARP缓存10-20min更新一次。
ARP是用来获取本网络对应IP的MAC地址 ARP协议是自动进行的主机是无法意识到的。
例题主机发送IP数据报给主机B经过了5个路由器这个过程使用了6次ARP协议
DHCP协议
主机如何获得IP地址
静态配置由管理员配置IP地址、子网掩码、默认网关动态配置DHCP服务器动态给主机分配IP地址
动态主机配置协议DHCP是应用层协议使用客户/服务器方式客户端和服务端通过广播方式进行交互基于UDP。
DHCP提供即插即用联网的机制主机可以从服务器动态获取IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称与IP地址允许地址重用支持移动网络加入网络支持在用地址续租
工作流程
主机广播DHCP发现报文试图找到网络中的服务器服务器获得一个IP地址DHCP服务器广播DHCP提供报文服务器拟分配给主机一个IP地址及相关配置先到先得主机广播DHCP请求报文主机向服务器请求提供IP地址DHCP服务器广播DHCP确认报文(正式将IP地址分配给主机)
发送的都是广播报文第三四步之所以在已经确定DHCP服务器和主机IP的情况下仍然使用广播是要告诉其他DHCP服务器该主机使用一个IP地址其他DHCP服务器不用再管而且不能够再使用这个IP地址
ICMP协议
为了更有效地转发IP数据报和提高支付成功的机会 差错或者异常报告
ICMP差错报告报文
终点不可达当路由器或者主机不能交付数据时就像远点发送源点不可达报文。无法交付源点抑制当路由器或者主机由于拥塞而丢弃数据报时就向源点发送源点抑制报文使得原点知道应当把数据报的发送速率放慢拥塞丢数据现在不会用到时间超过当路由器收到生存时间TTL0的数据报时除丢弃该数据报外还要向源点发送时间超过报文。当终点在预先规定的时间内不能收到一个数据报的全部数据报片时就把已经收到的数据报片都丢弃并向源点发送时间超过报文TTL0或者数据报残缺参数问题当路由器或者目的主机收到的数据报的首部中有的字段的值不正确时就丢弃该数据报并向源点发送数据问题报文首部字段有问题改变路由重定向路由器把改变路由报文发送给主机让主机知道下次应将数据报发送给另外的路由器可通过更好的路由。 不应该发送ICMP差错报文的情况对ICMP差错报告报文不再发送ICMP差错报告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差错报告报文对具有组播地址的数据报都不发送ICMP差错报告报文对具有特殊地址127.0.0.0或0.0.0.0数据报不发送ICMP差错报告报文
ICMP询问报文
回送请求和回答报文主机或路由器向特定目的主机发出询问收到此报文的主机必须给源主机或者路由器发送ICMP回答报文。测试目的站是否可达以及了解其相关状态ping时间戳请求和回答报文请求某个主机或路由器回答当前的时间和日期。用来进行时钟同步或者测量时间。掩码地址请求和回答报文不再使用路由器询问和通告报文不再使用
ICMP的应用
PING测试两个主机之间的连通性使用了ICMP回送请求和回答报文 Traceroute 跟踪一个分组从源点到终点的路径使用了ICMP时间超过差错报告报文 Traceroute原理发送一系列TTL从1递增的IP报然后让不同距离的路由器都发送错误报告
IPv6
解决地址耗尽问题改进首部格式快速处理/转发数据报支持QoS(Quality of Service服务质量) QoSQuality of Service服务质量:指一个网络能够利用各种基础技术为指定的网络通信提供更好的服务能力时网络的一种安全机制是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。 对比IPv4和IPv6:
IPv6将地址从32位(4B)扩大到128位16B)更大的地址空间IPv6将IPv4的校验和字段彻底移除减少每条的处理时间IPv6将IPv4的可选字段移出首部变成了扩展首部成为灵活的首部格式。路由器通常不对扩展首部进行检查大大调高了路由器的处理效率IPv6支持即插即用自动配置不需要DHCP协议。IPv6的首部长度必须时8B的整数倍IPv4首部时4B的整数倍。IPv6只能在主机处分片IPv4可以在路由器和主机处分片IPv6使用ICMPv6:附加报文类型分组过大IPv6支持资源的预分配支持实时视像要求IPv6取消了协议字段改成下一个首部字段IPv6取消了总长度字段改用有效载荷长度字段IPv6取消了服务类型字段
IPv6地址标识形式冒号十六进制记法每四个十六进制位放在一起 如果每个分组前面有多个0可以删去 IPv6基本地址类型
单播一对一通信可作为源地址目的地址多播一对多通信可作为目的地址。IPv6中没有广播地址用多播实现任播一对多中的一个最近的通信可作为目的地址
IPv6向IPv4过渡
双栈协议双协议栈技术就是在一台设备上同时启用IPv4协议栈和IPv6协议栈。这样的话这台设备既能够和IPv4网络通信又能够和IPv6网络通信。如果这台设备时一个路由器那么这台路由器的不同接口上分别配置了IPv4和IPv6地址并很可能分别连接了IPv4网络和IPv6网络。如果这台设备是一个计算机那么它将同时拥有IPv4和IPv6地址并具备同时处理这两个协议地址的功能。隧道技术隧道协议将其他协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送(IPv6伪装成IPv4等等)
路由算法
静态路由算法非自适应路由算法管理员手工配置路由信息。 优点简答可靠在负荷稳定、拓扑变化不大的网络中运行效果很好广泛应用于高端安全性的军事网络和较小的商业网络 缺点路由更新慢不适用大型网络 动态路由算法自适应路由算法路由器间彼此交换信息按照路由算法优化路由表项。 路由更新快使用大型网络及时响应链路费用或网络拓扑变化。 缺点增加网络负担、算法复杂 动态路由算法
全局性所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息OSPF 分散性路由器只掌握物理相连的邻居及链路费用RIP)
分层次的路由选择协议因为因特网规模很大许多单位不想让外界知道自己的路由选择协议但是还想连入因特网所以产生了自治系统AS
自治系统AS:在单一的技术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之间的路由协议以确定在AS之间的路由。 一个自治系统AS内的所有网络都属于一个行政单位来管辖一个自治系统的所有路由器在本自治系统内都必须连通
内部网关协议IGP一个AS内使用的RIP、OSPF外部网关协议EGP:AS之间使用的BGP
RIP协议
RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议是因特网的协议标准最大的优点是简单 RIP协议要求网络中的每一个路由器都维护从他自己到其他没有给目的网络的唯一最佳距离记录即一组距离
最佳距离经过的路由器跳数最少
直接交付的距离跳数为1最多包含15个路由器因此距离16标识网络不可到达
RIP协议只适用于小网络
仅仅和相邻路由器交换信息路由器交换的信息是自己的路由表每30S交换一次路由信息如果从超过180S没有收到邻居路由器的通告则判定邻居没了并更新自己的路由表。 刚开始交换直接连接的网络距离为1.
经过若干次更新后所有路由器都会知道到达本自治系统任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址即“收敛”。
RIP报文包含路由表
距离向量算法
修改相邻路由器发来的RIP报文中的所有表项对地址为x的相邻路由器发来的RIP报文修改报文,把下一跳的地址改为x并把距离1.对修改后的RIP报文中的每一个项目
如果没有目的IP则填入路由表如果有目的IP且下一跳是同一个路由器则更新有可能距离不一样如果下一跳和自己的路由表中的不是同一个路由器且距离比表中的更近则更新为距离最近的
如果180S还没有收到相邻路由器x的更新路由表则把x设置为不可达路由器把距离为16 RIP是应用层协议使用UDP数据报传输 RIP的特点当网络出现故障的时候要经过比较长的时间数分钟才能将此信息传送给所有的路由器
坏消息传的慢慢收敛好消息传的快
OSPF协议
开放最短路径优先OSPF协议开放标明OSPF协议不是受一家厂商控制的而是公开发表的“最短路径优先”是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF
主要特征使用分布式的链路状态协议
使用洪泛法向自治系统内所有路由器发送信息即路由器通过输出端口向所有相邻的路由器发送信息而每一个相邻路由器又再次将此信息发往其所有的相邻路由器。相当于广播发送的信息就是与本路由器相邻 的所有路由器的链路状态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、带宽只有当链路状态发生变化时路由器才向所有路由器洪泛发送此信息
最后所有路由器都能建立 一个链路状态数据库即全网拓扑图。
链路状态路由算法
每个路由器发现他的邻居节点【HELLO问候分组】并了解邻居节点的网络地址。每隔10S设置到它的每个邻居的成本度量metric构造【DD数据库描述分组】向邻站给出自己的链路状态数据库中所有链路状态项目的摘要信息如果DD分组中的摘要自己都有则邻站不做处理如果有自己没有的或者是更新的则发送【LSR链路状态请求分组】请求自己没有的和比自己更新的信息收到邻站的LSR分组后发送【LSU链路状态更新分组】进行更新更新完毕后邻站返回一个【LSAck链路状态确认分组】进行确认使用Dijkstra根据自己的链路状态构造最短路径 OSPF是网络层协议
其他特点
每隔30min更新一次当互联网规模很大时OSPF协议要比距离向量协议RIP好得多OSPF不存在坏消息传得慢的问题它的收敛速度很快
BGP协议
与其他AS的邻站BGP发言人交换信息 交换的网络可达性信息即要到达某个网络所要经过的一系列AS路径向量 发生变化时更新有变化的部分 各个BGP发言人根据所采用的策略从收到的路由信息中找到到达各个AS的较好路由 BGP是一个应用层协议借助TCP传送 特点
支持CIDR只需要在发生变化时更新有变化的部分 三种路由协议比较 IP组播多播
单播使用一个IP地址作为目的地址点对点通信广播点对多点的传播方式目的地址是全1的广播地址MAC地址为全F)组播多播当网络中的某些用户需要特定数据时组播数据发送这仅仅发送一次数据借助组播路由协议为组播数据报建立组播分发树被传递的数据到达距离用户端尽可能金的节点后才开始复制和分发是一种点对多点的传输方式 IP组播地址
IP组播地址让原设备能够将分组发送给一组设备属于多播组的设备将被分配一个组播组IP地址一群相同需求主机的相同标识
组播地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255D类地址一个D类地址表示一个组播组。只能用作分组的目的地址。源地址总是为单播地址。
组播数据报是“尽最大可能交付”不提供可靠交付应用于UDP速度快实时性。对都组播数据包不产生ICMP差错报文并非所有D类地址都可以作为组播地址
硬件组播
组播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头剩下的6个十六进制位是根据IP组播组地址的最后23位转换得到的 收到多播数据报的主机还要在IP层利用软件进行过滤把不是本主机要接收的数据报丢弃
IGMP协议组播路由选择协议
IGMP:网际组管理协议 IGMP属于网络层协议用IP数据报传递报文 组播路由器知道的成员关系只是所连接的局域网中有无组播组的成员。 如果局域网中有一个主机响应那么其他也属于组播组的成员将不会响应。
组播路由选择协议的目的是找出以源主机为根节点的组播转发树。
构造树可以避免在路由之间兜圈子。 对不同的多播组对应于不同的多播转发树同一个多播组对不同的源点也会有不同的多播转发树。
组播路由选择协议常使用的三种算法
基于链路状态的路由选择基于距离向量的路由选择协议无关的组播稀疏/稠密
移动IP
移动IP技术是移动结点计算机/服务器等以固定的网络IP地址实现跨越不同网段的漫游功能并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。
移动结点具有永久IP地址的移动设备 归属代理本地代理一个移动结点拥有的就居所称为归属网络。在归属网络中代表移动节点执行移动管理功能的实体叫做归属代理。 外部代理外部代理在外部网络中帮助移动结点完成移动网络管理功能的实体称为外部代理
永久地址归属地址/主地址移动站点在归属网络中的原始地址 转交地址辅地址移动站点在外部网络使用时的临时地址
路由器
转发和路由选择的区别
转发是一个路由器内不同端口的变化而且一个分组进入输入端口不一定转发到输出端口也有可能是协议之间通信用来维护路由信息的分组这样的分组就会转发给路由选择处理机。路由选择是比较宏观的传输路径的选择 查表和转发是路由器中最重要的
若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率则队列的存储空间最终必定减少到零这就使得后面再进入的队列的分组由于没有存储空间只能被丢弃。 路由器中的输入和输出队列产溢出是造成分组丢失的重要原因。
三层设备的区别
路由器可以互联两个不同网络协议的网段。 网桥可以互联两个物理层和数据链路层不同的网段。 集线器直通式设备不能互联两个物理层不同的网段。
判断对于任何层次的设备都可以互联该层次及一下层次的不同。 错误集线器设备是物理层设备但是集线器无法连接两个物理层不同的网段 路由表和路由选择
路由转发总是用软件实现的。 转发表由路由表得来可以用软件实现也可以用特殊的硬件来实现。 转发表必须包含完成转发功能所必须的信息在转发表的每一行必须包含从要到达的目的网络到输出端口和某些MAC地址的映射。
