网络层中一些零碎且易忘的知识点-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了网络层中一些零碎且易忘的知识点。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

异构网络：指传输介质、数据编码方式、链路控制协议以及数据单元格式和转发机制不同，异构即物理层和数据链路层均不同
虚电路：网络层可以向传输层提供两种类型的服务，面向连接的服务称为虚电路服务，而无连接的服务称为数据报服务。虚电路的想法是避免为发送的每个分组都必须进行路由选择，而是在传送分组前，在源节点与目的节点之间建立一条逻辑连接的虚电路。以后这条虚电路上的所有分组将采取相同的路由。虚电路连接采用连接标识符进行标识，连接标识符由每台主机独立选择，因此可以保证在主机内部每隔连接标识符唯一地标识一个虚电路。两台主机之间可以同时存在多条虚电路为不同进程服务
RIP、OSPF、BGP分别是哪一层的协议：

- RIP OSPF BGP

所属层次应用层网络层应用层

封装在什么协议中 UDP IP TCP
一个主机可以有多个IP地址，但不同IP地址必须属于不同的网络，否则在发送的时候会出现问题。
关于NAT：一个NAT路由器收到内网主机的分组后，会匹配表项，若没有匹配的表项（源主机IP地址不匹配或源主机端口不匹配）会直接丢弃分组，因为添加新的表项是管理员的工作，NAT路由器不管这个。
关于ICMP：由于IP协议提供的是一种不可靠、无连接、尽力而为的服务，不能提供差错控制与查询等机制。在Tcp/IP协议中，差错报告、查询与控制功能由ICMP协议完成。
- 几个要点：
  - ICMP报文被封装在IP数据报中发送
  - ICMP协议定义了两种类型的报文：差错报告报文（用来向主机或路由器报告差错情况）、查询报文（用来向主机或路由器询问情况）
- 差错报告报文
  - 常见的类型：
    - 终点不可达：找不到匹配的路由表条目，无法转发该IP数据报
    - 源点抑制：当路由器或主机由于拥塞而丢弃IP数据报时，就向发送该IP数据报的源点发送源点抑制报文，使源点知道应当把IP数据报的发送速率放慢
    - 超时：当路由器收到一个目的IP地址不是自己的IP数据报时，会将其首部中生存时间TTL字段的值-1。若结果不为零则转发，若为零则丢弃该数据报，并向发送该IP数据报的源点发送时间超过（超时）报文；另外，当终点在预先规定的时间内未能收到一个数据报的全部数据报分片时，就把已收到的数据报片都丢弃，也会向源点发送超时报文
    - 参数问题：当路由器或目的主机收到IP数据报后，根据其首部中的检验和字段的值发现首部在传送过程中出现了误码，就丢弃该数据报，并向发送该数据报的源点发送参数问题报文
    - 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IP数据报发送给另外的路由器，这样可以通过更好的路由到达目的主机
  - 不应发送ICMP差错报告报文的几种情况（特差片组）：
    - 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（如127.0.0.0或0.0.0.0）的数据报不发送ICMP差错报告报文
  - 差错报告报文格式：ICMP的数据是出错的IP数据报的首部，而ICMP报文又被封装在IP数据报中，且ICMP属于网络层协议。如下图：
- 询问报文：
  - 两种常用类型：
    - 回送请求/应答：由主机或路由器向一个特定的目的主机或路由器发出。收到此报文的主机或路由器必须给发送该报文的源主机或路由器发送ICMP回送回答报文。这种询问报文用来测试目的站是否可达以及了解其有关状态
    - 时间戳请求/应答：用来请求某个主机或路由器回答当前的日期和时间。这种询问报文用来进行时钟同步和测量时间
    - 地址掩码请求/应答
    - 路由器询问/通告
- ICMP的典型应用：
  - PING（Packet InterNet Groper，分组网间探测）：用来测试主机或路由器间的连通性
    - PING是TCP/IP体系结构的应用层直接使用网际层ICMP的一个例子，它并不使用传输层的TCP或UDP
    - PING所使用的ICMP报文类型为回送请求和回答
  - traceroute（跟踪路由）：用于探测IP数据报从源主机到达目的主机要经过哪些路由器
    - UNIX版本，命令为“traceroute”，其使用传输层的UDP协议，网络层的ICMP的差错报告报文
    - Windows版本，命令为“tracert”，其直接使用网际层的ICMP协议，使用的ICMP报文类型有回送请求和回答报文、差错报告报文
OSPF相关
- 五种分组类型：
  - 问候分组（Hello）：用来发现和维持邻站的可达性
  - 数据库描述分组（Database Description）：向邻站给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目的摘要信息
  - 链路状态请求分组（Link State Request）：向对方请求发送某些链路状态项目的详细信息
  - 链路状态更新分组（Link State Update）：用洪泛法对全网更新链路状态。这种分组是最复杂的，也是OSPF协议最核心的部分。路由器使用这种分组将其链路状态通知给邻站
  - 链路状态确认分组（Link State Acknowledgement）：对链路更新分组的确认
- OSPF可以没有主干区域，但如果一个自治系统内区域过多就需要有一个来管事，也就是要设置一个主干区域了。
BGP四种报文类型：
- 打开报文（OPEN）：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系，使通信初始化
- 保活报文（KEEPALIVE）：用来周期性地证实邻站的连通性
- 更新报文（UPDATE）：用来通告某一条路由的信息，以及列出要撤销的多条路由
- 通知报文（NOTIFICATION）：用来发送检测到的差错
单播、组播、广播区别：
- 单播：数据报一对一发送。
  - 若要用单播仿真组播（用多个单播仿真一个组播），则源主机需要发送多个数据报，进而导致比真正的组播需要更多带宽，时延也更大
- 组播：源主机一个数据报一对多发送。由转发路由复制成多个发送
- 广播：一个数据报在网络内一对所有发送（源主机发送一个广播分组，广播域内的所有主机都能收到）
多播MAC地址的映射问题：多播MAC地址的前25位是固定的，前24位是01-00-5E，第25位是0。所以48位MAC地址就只剩下了23位，也用于和多播IP地址的后23位进行一一对应。而多播MAC地址前4位是D类网络号，还剩下5位不能映射，因此 $2^5=32$ 个组播IP地址映射成一个组播MAC地址
广域网概念：广域网是涉及物理层、数据链路层、网络层的一个网络。广域网的数据传输和链路管理涉及数据链路层和物理层，而其建立和管理需要在网络层进行，因为需要路由器来连接和管理不同的局域网。一般数据传输（如PPP协议）都是在数据链路层的层次，因此广域网大多数是在链路层上进行讨论。
首部检验和：这个16位检验和字段只对首部查错，不包括数据部分。在每一跳，路由器都要重新计算出的首部检验和并与此字段进行比对，如果不一致，此报文将会被丢弃。重新计算的必要性是因为每一跳的一些首部字段（如TTL、Flag、Offset等）都有可能发生变化，不检查数据部分是为了减少工作量。数据区的错误留待上层协议处理——用户数据报协议（UDP）和传输控制协议（TCP）都有检验和字段。此处的检验计算方法不使用CRC。
关于TTL：以跳数为单位，路由器收到待转发的IPv4数据报时，将其首部中的TTL字段的值减1，若结果不为0就转发，否则就丢弃。
DHCP相关：
- DHCP是应用层协议：它基于UDP，且并不是每个网络上（这里特指一个路由器一个接口的一段网）都有一个DHCP服务器（即中继代理部分）
- DHCP的工作过程：
- DHCP中继代理
  - 出现原因：我们并不愿意在每个网络上都设置一个DHCP服务器，因为这样会使DHCP服务器的数量太多
  - 原理：如下图，若不将中间的路由器设置为DHCP中继代理，则黄色区域网络内的主机广播DHCP发现报文时，路由器并不会转发这个广播报文，因此到不了另一段网络中的DHCP服务器，这就无法正常工作了。而将中间的路由器设置为DHCP中继代理后，其收到黄色区域主机的DCHP发现报文后（广播形式），会以单播形式将其转发给DHCP服务器，后续的过程和上述DHCP工作过程一致