计算机网络（第八版）期末复习（第四章网络层）-Toy模板网

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网络层（功能将数据报切割分组从源端传送到目的端，为分组交换网上不同主机 提供通信服务）提供的两种服务：
1. 虚电路服务:
2. 数据报服务：无连接（发送前不确定传输路径）、携带地址（每个分组都有目的地址和源地址）、转发分组（路由器根据目的地址，转发分组）
通信前先建立虚电路VC（即连接），以保证双方通信所需的网络资源（虚电路只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，并不是真正建立了一条物理连接）
网际协议IP（IPv4）TCP/IP体系中两个最主要的协议之一
1. 协议IP配套使用使用的三个协议：
  1. 地址解析协议 ARP（解析对方MAC地址）
  2. 网际控制报文协议 ICMP
  3. 网际组管理协议 IGMP
一个IP地址再整个互联网范围内是唯一，是一个32位的二进制代码，分为8位一组，采用点分十进制记法（即将每组转换为十进制后用点分隔）
分类的IP地址
1. IP地址是由网络号+主机号
2. A类：网络号占 8位，主机号占 24位（32 - 8），网络号的第一位为 0。
3. B类：网络号占 16位，主机号占 16位，网络号的第一位为 10。
4. C类：网络号占 24位，主机号占 8位，网络号的第一位为 110。
5. D类：网络号占 32位，该类地址为多播地址，网络号的第一位为 1110。
6. E类：前四位为1111，暂时没有启用，保留。
网络号是127、主机号不是全0 或全1 的其它任意数: 这是 回环测试地址
网络号全0、主机号特定值：表示本网络的某个目的主机
网络号特定值、主机号全为 0：这是网络地址，表示本网络
分类 IP 地址网络号主机号 个数:
1. A类：
  1. 网络号个数：2^7 - 2 ：2^7是因为A类第一位必须为0，-2 是因为网络号全为0时（即0.0.0.0）表示本网络，全为1（7个1）表示环回地址，取值则是1~126
  2. 主机号个数：2^24 - 2 ：2^16 因为有24位（32-8），-2 因为主机号全零表示本网络号，不能支配给主机；主机号全1表示广播地址。
2. B类：
  1. 网络号个数：2^14 - 1 :前两位为10 故为 2^14，网络号全零即128.0指本网络
  2. 主机号个数：2^16-2：有16位故为2^16，-2原因相同
3. C类：
  1. 网络号个数：2^21 - 1 :前三位为110所以是 24 - 3 = 21，同样全为0时的网络号（192.0.0）不能使用故-1
  2. 主机号个数：2^8 - 2
无分类编址CIDR
1. CIDR是将IP中的网络号改成了网络前缀（前缀），
2. CIDR使用 斜线记法，即在IP地址后面加上斜杠“ / ” 表示网络前缀所占的位数。例：128.14.35.7/20：前20位为网络前缀
3. CIDR 把网络前缀都相同的所有连续的 IP 地址组成一个 CIDR 地址块。（128.14.32.0/20 的地址块是： 128.14.32.0 ~ 128.14.47.255）
4. 注意的是：128.14.32.7是IP地址同时网络前缀是20位（是128.14.32.0/20地址块中的一个地址）
子网掩码（地址掩码）：让机器快速从IP地址算出网络地址
1. /20地址块的地址掩码:11111111 11111111 11110000 00000000
2. 点分十进制记法：255.255.240.0
3. CIDR记法：255.255.240.0/20
默认地址掩码：
网络地址 = 二进制的IP地址 &（按位与）二进制的子网掩码
IP地址标志一台主机（或路由器）和一条链路的接口
在同一个局域网中主机/路由器的网络号一样
物理地址需求：在 数据链路层传输数据帧时，需要知道目的IP地址的 MAC地址
ARP地址解析协议（MAC地址解析协议）：从IP地址中解析出MAC地址
1. ARP高速缓存
  1. 存放IP地址MAC地址的映射表
  2. 映射表动态更新
2. APR工作
3. ARP “请求分组” 处理 : 目的主机 收到 “ARP 请求分组” 后 , 向源主机单播 “ARP 请求分组” , 源主机收到该 “ARP 请求分组” 后 , 将 MAC 地址映射写入到 ARP 缓存中
4. 更新周期 : 每隔 10 ~ 20 分钟 , 更新一次 ARP 高速缓存
IP 数据报的格式：IP数据报由首部和数据两部分组成
1. 版本：指IP协议的版本（占4位表示IPv4）
2. 首部长度：表示IP首部的长度的最大值60字节（占4位能表示的最大数值是 15 个单位而一位表示4字节故为60字节长）
3. 生存时间（记TTL）：指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大值
4. 源地址，目的地址：长度都是 32 位 , IPv4 的地址长度是 32 位 ;
IPv6协议：使用了128位地址，改进了首部格式，可以快速处理/转发IP数据报
1. IPv6数据报格式：基本首部、有效载荷
2. IPv6地址表示：冒号十六进制记法：2B2B：0000：0000：0000：002B：2B2B：2B2B：2B2B，使用7个冒号，将8个short短整形（一个十六进制数字表示4bit 4*4 =16bit = 2byte）
3. 从路由算法能否随网络的通信量或拓扑适应的进行调整变化来划分有：静态路由选择策略（非自适应路由选择）不能适应网络状况的变化简单开销小；动态路由选择策略（自适应路由选择）能很好的适应网络状况的变化，实现复杂、开销较大
域内路由选择（自治系统间的路由选择）：
1. 内部网关协议RIP：使用 距离向量 算法的路由选择协议（用于小型网络）。
  1. 分析下题：先把4-8(b)的距离都先+1，并且把下一条都改成R4得到4-8(c)把这个表和4-8(a)进行比较，
  2. 第一行4-8(a)中没有，因此把这样行添加到4-8(a)中
  3. 第二行Net2在4-8(a)有，且下一跳也是R4，所以要更新
  4. 第三行因为Net3下一跳不同将小的填进所以改成填4-8(c)中的Net3
2. 内部网关协议OSFP：开放最短路径优先协议
  1. 使用最短路径算法SPF、采用分布式的链路状态协议
  2. 采用洪泛法，向本自治系统中所有路由器发送消息
  3. 工作过程：确定邻站可达（相邻路由器每隔10s交换一次问候分组，若40s没有收到某个相邻路由器发来的问候分组，则认为该路由器不可达）、同步链路状态数据库（不同路由器的链路状态数据库的内容一样）、更新链路状态（只要链路状态发生变化，路由器就使用链路状态更新分组，采用可靠的洪泛法向全网更新链路状态）
外部网关协议BGP
1. BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议（不同区域选个发言人）
2. 只能是力求选择出一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要计算出一条最佳路由
路由器构成
1. 主要工作：转发分组（在网络层），把该输入端口接收到的分组，按照分组要去的目的地，把该分组从路由器的某个合适输出端口转发给下一跳
网络地址转化NAT
1. 在内部主机与外部主机通信时，NAT路由器发生了两次地址转换：
  1. 离开专用网时：替换源地址，将内部地址替换为全球地址
  2. 进入专用网是：替换目的地址
重要题型：路由器建立了如下转发表已有其目的地址，求下一跳
1. 128.96.39.10 设其网络号是前25位，求出其网络号（网络地址 = 二进制IP地址（192.4.153.0）& 二进制的子网掩码（255.255.255.192））为128.96.39.0所以下一应该为m0
2. 128.96.40.12 方法一样设网络号为前25位，求出网络号为128.96.40.0所以下一跳为R2
3. 128.96.40.151当设网络号是前25位算出网络号是128.96.40.128，没有匹配的所以下一跳是默认的R4
4. 下面一样就不写了