计算机网络，网络层

计算机网络，网络层

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网络层解决什么问题？有什么功能？

虚电路、数据报比较

• 数据报网络提供网络层无连接服务
• 虚电路网络提供网络层连接服务

数据报网络提供网络层无连接服务

路由器工作原理 IP地址：编码、子网划分、掩码概念、CIDR、路由聚合 IPv4

子网掩码：网络号与子网号置1，主机号置0。

• A类：0.0.0.0到127.255.255.255

  • 数字0和127不作为主机的IP地址，数字127保留给内部回送函数，而数字0则表示该地址是本地宿主机，不能传送，但是0和127确实是属于A类地址

• B类：128.0.0.0到191.255.255.255

• C类：192.0.0.0到223.255.255.255

本地ip地址：

• 10.0.0.0 - 10.255.255.255
• 172.16.0.0 - 172.31.255.255
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255

IP数据报格式

ICMP功能和应用

Internet控制报文协议，Internet Control Message Protocol

作用：描述IP通信实体之间交换的控制信息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息

ICMP封装在IP分组中

ICMP应用1 ping

• 测试两个主机之间的连通性

ping是应用层直接使用网络层ICMP的例子，它没有通过传输层的TCP或UDP。

ICMP应用2 tracert/traceroute

ICMP作用：

 跟踪从本站到目的站的路径(经过的路由器)

如何实现？

前提理论：若路由器发现一个数据包的TTL(生存时间) 减1后为0，该路由器会给该数据包的发送方返回一个错误报告的ip数据包。这个ip数据包会泄露这个路由器的ip地址。

所以源主机通过逐步增加TTL的值，最终可以知道从源主机到目的主机经过的所有的路由器。

(补充: 其实得不到所有的路由器ip，因为有的路由器处于安全性的考虑，压根就不会给源主机错误反馈。)

具体步骤：

• 源主机向目的主机发一串非法端口号的IP包
• 源主机设置第i个数据包的TTL(生存时间)为i跳。数据包每经过一个路由器TTL减去1。
• 途中的路由器，将TTL减1后若为0，源主机返回一个超时的错误报告。此时源主机可从IP数据包中得到这个主机的IP。
• 下一次，源主机只需要将TTL加1，即可得到下一路由器的IP。

DHCP、VPN、NAT概念 DHCP

动态主机配置协议，Dynamic Host Configuration Protocol

功能：由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码；

VPN

虚拟专用网络，Virtual Private Network

在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯。在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。降低用户费用，提供更强的安全性和可靠性。

NAT

网络地址转换，Network Address Translation

将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，本地地址的内部主机与因特网上主机通信必须进行地址转换；

直接交付、间接交付？

直接交付：

 在一个物理网络上，数据报从一台机器上直接传送到另一台机器上。只有当两台机器同时连到同一底层物理传输系统时(例如一个以太网)，才能进行直接交付；

间接交付：

 当目的地不在一个直接连接的网络上时，发送方必须把数据报发给一个路由器才能交付它。

路由 内部网关协议：RIP，OSPF RIP

路由信息协议，(Routing Information Protocol)

RIP是基于距离向量的路由选择协议

可能一个计算题 参考ppt 84

OSPF

开放式最短路径优先，Open Shortest Path First

开放： 表明协议不受某一家厂商控制，而是公开发表的

最短路径优先：用 Dijkstra 的最短路径找出最短路径

外部网关协议：BGP（非重点）

路由表

1. 目的网络 - 子网掩码 - 下一跳

2. RIP路由表

   目的网络 - 跳数 - 下一跳路由

路由表概念、工作原理，能看懂路由表

IP协议分类：AS分内部外部、算法分距离向量和全局式的
静态、动态路由概念
RIP、OSPF概念，BGP了解