4.1
生活在网络层的“工人”是路由器，他负责各种异构网络的连接，但是因为他只生活在前三层所以从网络层之上的东西他不能管理，所以网路层之上的数据对于路由器来说必须是相同的、透明的。
- 常见的网络层协议有IP 和 ICMP
- TCP IP传输层协议
- FTP应用层协议
- 一句话区分IP和MAC地址，MAC地址决定下一跳去哪，IP地址地址决定要到哪去
网路层的功能
网络层的功能有三点:
- 异构网络互连
- 路由和转发
- 拥塞控制,但是没有流量控制
异构:
- 不同的传输介质，不同数据编码方式 —物理层
- 或者不同的链路层协议或者不同的数据单元个数连接在一起
- 也就是说数据链路层和物理层的协议不同的物质连接在一起
练习
- 当今主流的使用的是TCP/IP协议族，而网络层采用的是IPV4协议比较多
- 网络异构的理解，互连的理解:可以采用特点的路由器将IPV4和IPV6网络相连
路由转发的过程
- 路由器具有存储转发的功能
路由表和转发过程
1.路由表 - 路由表转发的是IP地址，只有达到数据链路层的时候才使用MAC地址
- 有的时候会考察结合路由表的综合题。
-
确定下一跳
3.确定路由转发 参考链接
4. 分组转发过程
答案选B
SDN
拥塞控制
- 拥塞的概念：在通信子网中，因为出现过量的分组而导致网络性能的下降称为拥塞
4.2 路由算法
- 静态路由算法(非自适应路由算法):一般适用于小型网络
- 动态路由算法:(自适应路由算法):互相连接的路由器彼此交换信息
动态路由算法有利于流量控制，常见的动态路由算法有距离向量算法和链路状态路由算法 - 路由选择分为直接交付和间接交付，当发送站和目的站在同一网段中，就使用直接交付，反之就使用间接交付，间接交付的最后一个路由器肯定使用直接交付的方式–对应第七题
-
判断一个路由器的交付方式是直接交付和间接交付，需要根据分组目的IP地址和该路由器的接收端口是否是属于同一子网 具体来说是把源IP地址和目的IP地址分别和子网掩码进行与操作，如果分组相同那就采用直接交付 否则就间接交付
距离向量算法和状态路由算法和层次路由
原理不讲了 看书或者看视频:链路状态路由算法 、距离向量算法
距离向量算法
- 链路状态算法在实际运行环境中需要大量的前缀知识，而在实际行过程中的网路是多变且复杂的这也对全局路由算法带来了很多限制距离向量算法适用于不稳定的网络
- 但是他的慢收敛机制也会导致一些问题
下面这个题有助于理解上一个题目
如果黄色荧光笔部分的网路坏掉了，那么B收不到信息，所以C也收不到信息，所以C可能一直等待这样就出现了环路的问题。
链路状态算法
- 也叫全局路由算法
- 采用的方法是**Dijikstra**算法
- 实际操作的时候每个路由表更新自己的信息并将信息洪泛给其他路由器
结论:如每一列的红色笔所示 v的最短路径uv w的最短路径usyw x的最短路径ux y的最短路径uxy z的最短路径是uxyz
4.3 IPV4
IP的分类
- 大概分为A B C类网络
-
注意给一个IP地址会判断是哪类网络
IPV4数据报格式
- IPV4分组头是可变的 分为固定部分和可变部分
- 协议部分占八位，6表示TCP 17表示UDP
- 首部校验和只校验分组的首部，不校验数据部分
分片
- 链路层能承载的最大数据量称为最大传送单元MTU，因为IP被封装在数据链路层的数据报中，因此链路层的MTU严格限制着IP数据报的长度，以太网的帧的范围是[46B,1500B]
- 当IP数据报长度大于MTU的时候就需要将他分片
- 由于偏移值的单位是8B，所以除了最后一片外其他所有数据骗得有效载荷都是8的倍数
IPV4地址
- IP地址是32位，无论是哪一种IP格式都是 {<网络号><主机号/路由器>}
- 一台主机之前的网络号所指明的网络必须是唯一的。
- 特殊的IP地址
- 对于A类地址减少了两个，.0的用于表示本网络,127.表示环回自检。
NAT格式转换
- 网络地址转换NAT，是将专用网络地址转换为公用网络地址，从而隐藏内部管理的IP地址
- 这种封装有两点好处:1.对于不同局域网内部IP地址可以是相同的，使得减少了IP地址的消耗，2.同时隐藏了网络内部的结构，降低了内部网络收到攻击的风险。
- 私有的IP地址必须通过网关利用NAT将私有的IP地址转化为Internet中合法的全球IP地址之后才能用于Internet。
私有IP地址和NAT
NAT的作用是将私有IP转换为公有IP，私有IP也称为==可重用IP
因为因特网是外部网络所以这个题的等价问法是问哪一个选项是私有网络也就是内部网络。
NAT转换表和NAT转换过程
- 端口号可以唯一标识主机的某一进程，不同主机的进程可以是相同的
1.A给B发送消息 网络层需要打包，数据链路层需要打包 NAT需要转换…
- B给C发消息 注意别写成40001了
给端口和私有IP地址需要经过 NAT表 转换成公网的IP地址比如以太网，这个时候源IP和端口号就都要匹配，否则就进行丢弃，之后不会进行新的动作，因为配置NAT表是管理员需要干的活。
子网划分和子网掩码
为什么要引入子网划分
- 试想一下如果一个公司申请了一个IP地址(比如是B类IP地址)，但是这个局域网之内只分配两个主机，那么显然利用率很低浪费资源
- 如果一个公司想开一个小号，还得重新申请，很麻烦
- 所以引入下面的子网划分
子网划分将一部分的主机号变成子网号
- 怎么理解1111是广播?:这也是我学习的时候遇到的问题，没记错的话，应该是在目标网络范围内进行广播，也就是在该局域网内的所有主机都会收到这份数据
-
D类网络是发送组播的网络类
子网掩码 - 其实子网掩码就是（用0）掩盖掉子网编号的几位，让你知道有（后面）多少位是主机号；前面多少位是网络号，这样就方便找到对应主机了。
- 同一IP地址和不同子网掩码其实可以得到想通过的目的网络地址的。
- 子网掩码需要掌握的部分：子网掩码的含义 为了得到目的的网络地址、三级IP的划分，网络部分都是1，主机部分都是0
-
广播的含义 255 网络区间 0
分时转发机制
这个写的比较明白
CIDR机制
首先思考一个问题为什么要引入CIDR这种技术
CIDR的格式
- 如果是求网络地址那么就令除了27位的位都是0
- 求子网掩码，那么就27位都是1剩下的都是0
练习
练习一下地址的划分 ABC类网络 D是组播网络 全1是广播 全0是网络地址
这个是一个子网划分的问题 只需要管后变的十位就行 不用管前面的网络和子网之间的界限
最长前缀匹配原则
考察最长网络前缀匹配原则 第一列前八位和目的地址相同 第二个前11位和目的地址相同 第三列前22位和地址不同 所以根据原则下一条是R2 所以答案是B 
考察最长网络前缀匹配原则 这个是前12位 所以答案是A 后四位是0010 可以肯定的是第二个字节的数字不能超过64 所以只有A符合要求
ARP协议
所以你可以将ARP协议理解成将IP转换位MAC地址的工具
- 源主机(主机1)查找 ARP缓存，发现并没有目的地址3主机IP和MAC的映射关系。
- 紧接着，他发送了一个广播请求的ARP数据报，形式如右下角所示，相当于在商场上广播小明同学在吗，你妈妈找你，只有小明回答就行，不需要其他人回答
- 如果小明收到了信息，这个时候小明发送自己的IP和MAC但播给主机1，主机1收到映射并将映射插入自己的数据帧中 经过物理层发送
- 如果要发送到其他网段的话，首先对于一个文件在传输层需要分段，之后在网络层写上源IP和目的IP的地址。
- 做一下子网掩码的计算，发现不存在目的IP地址，在局域网内发送一个默认网关6的广播请求返回IP和MAC
- 返回到数据链路层组装成帧。
ICMP协议
- 目的:提高IP数据报交付成功的机会，在网络层使用ICMP来让主机或路由器报告差错和异常情况
- 结构:IP层数据报的数据+数据报的首部 = IP数据报
- 所以ICMP是IP层的协议
-
种类：差错报告报文、询问报文
1.差错报文产生的时间和结构:只有第一个分片产生，并且对于已经携带差错的报文不再产生差错报文、组播不产生差错报文
2.ICMP询问报文的四种类型: == 回送和回答报文(PING)、时间戳和回答报文、地址掩码请求和回答报文、路由器询问和通告报文 == 分组网间检测PING请求和回答报文(测试两台主机的连通性)和Traceroute(使用时间超过报文) - PING工作在应用层 Trace工作在网络层
4.4Ipv6 数据报和地址
解决地址耗尽的方法有三种
- 采用无类别编址CDIR，使IP分配更合理
- 采用NAT网络转换节省全球IP地址
- 采用更大的地址空间 IPV6
IPV4 vs IPV6
IPV6地址表示
4.6 IP组播
IP组播地址 概述
以太网IP和MAC之间的映射
注意一下23位
4.7 移动IP
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文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-626657.html
4.8 网络层的设备
几种不同的机器
- 集线器相当于多端口的中继器，他们的作用都是放大信号，但是不允许多个输入，并允许多个输出，可以理解成不能多个人抢喇叭(东北话广播)但是允许多个人听喇叭
- 集线器是不存在MAC地址的
- 当一个路由器连接的子网有广播信号的时候，这个广播信号是不会影响其他子网的，所以路由器是可以分隔广播域的
- 路由器的存储转发功能:在能够开始向输出链路输出数据分组的第一位的时候，必须先接收到整个分组
- 路由器可以有多个端口 多个IP地址和MAC地址
总结
- 路由器也是一个设备 地址是网络地址.1~254
- 网络前缀的作用也相当于子网掩码
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-626657.html
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