计算机网络--三网络层

400分
170 阅读11分钟

网络层

在路由器互连的多个局域网的结构中，要求每个局域网层、数据链路层、网络层协议可以不同，而网络层以上的高层协议必须相同 应用层 传输层

从上到下-应用层-传输层-网络层-数据链路层-物理层

image.png

1 路由算法 与3路由协议

路由协议

静态:路由表路由

IGP--

动态:RIP( 内部) -----路由信息协议RIP（Routing Information Protocol）是基于距离矢量算法的路由协议

动态:OSPF( 内部)-------- Open Shortest Path First开放式最短路径优先

BGP--

层次: BGP(外部)---------边界网关协议（BGP）是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议 是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议，是一种外部网关协议，常用于互联网和网关之间。采用的是路径向量路由选择协议

image.png

2 IPV4

分组格式:首部+数据

IP数据报分片

NAT网络地址转换(专用网络地址转换为共用地址 对外隐藏IP地址 将内网IP转换为一个互联网IP)

=> 整个专用网只需要一个全球IP地址 ==>解决ip地址不足 节省合法地址，减少地址冲突

NAT的表项需要管理员添加，这样才能控制一个内网到外网的网络连接。如果表项中没有，则丢弃该分组。

子网划分成三级地址 ABC类 1 对应网络号和子网号 0对应主机号

CIDR 子网掩码

ARP地址解析协议:用于实现从 IP 地址到 MAC 地址的映射 主机发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。请问在此过程中总共使用了(6 )次ARP。

DHCP: 动态主机配置协议

动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)常用于给主机动态地分配IP地址，它提供了即插即用的联网机制，这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址而不用手工参与。DHCP是应用层协议，它是基于UDP的。

ICMP:用于在将发送设备连接到接收设备的路径中工作的设备，最常见是路由器，ICMP 不限于路由器，网络中的任何设备都可以使用 ICMP 并向另一台设备发送消息，ICMP 为所有控制和信息消息提供单一机制。 ICMP报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。

不应发送ICMP差错报告报文的几种情况如下:

1)对ICMP差错报告报文不再发送ICMP差错报告报文。

2)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（也就是只对第一个）。

3)对具有组播（多播、D类地址）地址的数据报都不发送ICMP差错报告报文。

4)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。

IPv4 首部长度字段以4B为基本单位，即32bit
总长为字段以字节为基本单位，即1B，即8bit
片偏移字段以8B为基本单位，即64bit 王道有口诀

3 IPV6

数据报格式

向4过渡策略-IPV4向IPV6过渡：

  • 双协议栈
  • 隧道技术

IPv6采用128位地址，减少了头部字段数目，仅包含8个字段。IPv6支持QoS，以满足实时、多媒体通信的需要。由于目前网络传输介质的可靠性较高，出现比特错误的可能性很低，且数据链路层和传输层有自己的校验，为了效率，IPv6没有校验和。

支持即插即用(即自动配置)。不用DHCP

IPv6不允许分片(不允许类似IPv4的路由分片)。

IPv6首部长度必须是8B的整数倍，而IPv4首部是4B的整数倍。

通常QoS提供以下三种服务模型：Best-Effort service（尽力而为服务模型），Integrated service（综合服务模型，简称Int-Serv），Differentiated service（区分服务模型，简称Diff-Serv）。

QoS是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定，例如，传输延迟允许时间、最小传输画面失真度以及声像同步等,是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。路由器一般均支持QoS。QoS 是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。

  • A类：1个A类网段，即10.0.0.0～10.255.255.255。
  • B类：16个B类网段，即172.16.0.0～172.31.255.255。
  • C类：256个C类网段，即192.168.0.0～192.168.255.255。

image.png

4 IP组播

IP数据包的三种传输格式

IGMP

组播路由选择协议

两种情况:局域网和因特网

在设计组播路由时，为了避免路由环路（构造组播转发树）

采用了水平分割技术，是为了避免距离向量路由算法中的无穷计数问题

5 移动IP

移动通信过程

6 VPN

7 路由器 网桥(数据链路层) 集线器区别

  • 1）物理层中继系统：转发器，集线器。
  • 2)  数据链路层中继系统：网桥或交换机。
  • 3）网络层中继系统：路由器。

只有处在边界的路由器才不仅知道如何将分组路由到自己区域的目标地址，而且知道如何路由到其他区域，对于自治系统内部的路由器

背:

ipv4分类编址

网络号为0 :可以做源地址 (但不能做目的地址) -- because 0.0.0.0 本机地址

主机号全1: 可以做目的地址 (但不能做源地址) --because1.1.1.1 广播地址

网络号127开头,主机号不全为0或1 可以做源地址 和做目的地址 本地软件环回测试

A 0 1-126 8+24 不能全0

image.png 128.0和192.0 都可以分配了

B 10 128-191 16+16 可以全0或者1

C 110 192-223 24+8 可以全0或者1

image.png

D 多播

E 保留

主机号不全为0或者1 代表单播地址

主机号全为1 代表广播地址

image.png

image.png

子网掩码 一位变八位

A 172.31.128.255/18 => 1010 1000. 0000 1111. 1000 0000. 1111 1111，主机号是：00 0000. 1111 1111不全为1或0，因此是单播地址

对于B，10.255.255.255 => 0000 1010. 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111，主机号全为1，表示广播。

对于C，192.168.24.59/30 => 1100 0000. 1010 1000. 0001 1000. 0011 1011，最后的主机号全部都是1，表示广播

对于D，224.105.5.211是D类地址，属于多播地址

主机发送IP数据报给主机B，途中经过了5个路由器，在此过程中总共使用了（6）次ARP

image.png

注意计算机和路由器都要分配IP地址

image.png

子网掩码---划分子网

表示IP地址的主机号部分 被借用了几个比特作为子网号

连续比特1表示网络号和子网号

连续比特0表示主机号

默认子网掩码A:000 B:00 C:0 网络号都是255

eg1.255.255.255.128

化成二进制是1000000 借用了一个比特,所以划分成两个子网

可分配的地址数量是2^8-2个 去掉一个保留地址和一个广播地址

划分细节 :若划分为四个子网

子网0 子网号为00

网络号(网络地址前三位)+子网号(几位 如果是两位 就是00 01 10 11) +主机号

主机号全0 子网x的网络地址 .0

主机号 000001 子网0可分配的最小地址 .1

主机号 111110 子网0可以分批的最大地址 .62

主机号 111111全1 子网0广播地址 .64

image.png

eg2.255.255.252.0

image.png

  1. 找几位借走了 16个连续的比特1对应网络号,

后面是借用的主机号 252.0---十进制转化为八位二进制数

128+64+32+16+8+4=252

1111 1100.0000 0000

连续6个比特1代表借用的主机号

  1. 把IP地址主机号写成八位二进制数

180.77.77.55--77=64+8+4+1 55=32+16+4+2+1

0100 1101 和0011 0111

180.77.0100 0101.0011 0111

借用6位---180.80.[0100 11] 01.0011 0111

  1. 主机号全部取1得广播地址

子网号不变 把主机号全部取1得广播地址 180.80.[0100 11] 11.1111 1111

再变回二进制为180.80.79.255

CIDR 无分类编址/斜线标记法

网络前缀占用的比特数量 /20

主机编号占用的比特数量 32-20

路由聚合--构造超网-找共同前缀

image.png

image.png

IPV4 地址应用规划

IP数据报发送和转发过程

注意:

片偏移以8 byte为单位

例子: MTU

image.png

blog.csdn.net/weixin_5181…

这俩不会

9、若将101.200.16.0/20划分为5个子网，则可能的最小子网的可分配IP地址数是（） A、126 B、254 C、510 D、1022

解析：选B

101.200.16.0/5 => 0110 0101. 1100 1000. 0001 0000. 0000 0000

若采用均匀分配，那么就不会有最小子网了，所以要采用不均匀的子网划分，因此采用哈夫曼编码的方式确定子网号

第一个：0110 0101. 1100 1000. 0001 0 000. 0000 0000，网络号为21位，子网号为11位

第二个：0110 0101. 1100 1000. 0001 10 00. 0000 0000，网络号为22位，子网号为10位

第三个：0110 0101. 1100 1000. 0001 110 0. 0000 0000，网络号为23位，子网号为9位

第四个：0110 0101. 1100 1000. 0001 1110 . 0000 0000，网络号为24位，子网号为8位

第五个：0110 0101. 1100 1000. 0001 1111. 0000 0000，网络号为25位，子网号为7位

其中最小的子网是第五个，子网号7位，有27-2个主机号=254

10、现将一个IP网络划分为3个子网，若其中一个子网是192.168.9.128/26，则下列网络中，不可能是另外两个子网之一的是（） A、192.168.9.0/25 B、192.168.9.0/26 C、192.168.9.192/26 D、192.168.9.192/27

解析：选B 192.168.9.128/26 => 1100 0000. 1010 1000. 0000 1001. 1000 0000

A：192.168.9.0/25 => 1100 0000. 1010 1000. 0000 1001. 0000 0000

B：192.168.9.0/26 => 1100 0000. 1010 1000. 0000 1001. 0000 0000

C：192.168.9.192/26 => 1100 0000. 1010 1000. 0000 1001. 1100 0000

D：192.168.9.192/27 => 1100 0000. 1010 1000. 0000 1001. 1100 0000

对于A，可以是xx.xx.xx.0000 0000、xx.xx.xx.1100 0000、xx.xx.xx.1000 0000这三种情况

对于B，三种情况还会剩一个，至少是四种才行。xx.xx.xx.0000 0000、xx.xx.xx.1000 0000、xx.xx.xx.0100 0000、xx.xx.xx.1100 0000

对于C，可以是xx.xx.xx.1000 0000、xx.xx.xx.1100 0000、xx.xx.xx.0000 0000

对于D，可以是可以是xx.xx.xx.1000 0000、xx.xx.xx.11100 0000、xx.xx.xx.1100 0000

就是A，C，D都可以只有三种，但B没法只有三种，总会出现第四种，总会有至少4个子网。 ————————————————

原文链接：blog.csdn.net/qq_45741986…

导图

image.png

image.png

image.png

avatar
文章
阅读
粉丝