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目标:计网-网络层
深度:形成笔记、理解概念
途径:简易和详细文档、CSDN、4.0、王道考研课
用时:N 小时
网络层
目录
1. 网络层 ...................................................................................................................................................................2
1.1 作用 .............................................................................................................................................................2
1.2 两种服务......................................................................................................................................................2
1.3 两个层面......................................................................................................................................................2
1.4 单位 .............................................................................................................................................................2
2. 网际层服务 IP .......................................................................................................................................................3
2.1 ARP 地址解析协议 .......................................................................................................................................3
2.2 ICMP 网际控制报文协议 .............................................................................................................................3
2.3 IGMP 网际组管理协议.................................................................................................................................4
3. IP 地址 ....................................................................................................................................................................5
3.1 概念 .............................................................................................................................................................5
3.2 组成 .............................................................................................................................................................5
3.3 分址 .............................................................................................................................................................5
3.3.1 传统分类...................................................................................................................................................5
3.3.2 划分子网...................................................................................................................................................6
3.3.3 无分类编址 CIDR、路由聚合(构造超网) ..........................................................................................6
3.4 IPv6................................................................................................................................................................6
4. IPV4 数据报 ............................................................................................................................................................7
5. 转发 .......................................................................................................................................................................9
5.1 硬件结构......................................................................................................................................................9
5.2 路由器 .........................................................................................................................................................9
5.3 网络设备对比............................................................................................................................................10
6. 路由 .....................................................................................................................................................................10
6.1 路由 ...........................................................................................................................................................10
6.2 路由的配置方式........................................................................................................................................11
6.3 路由算法....................................................................................................................................................11
7. 路由选择 .............................................................................................................................................................11
7.1 概念 ...........................................................................................................................................................11
7.2 RIP ...............................................................................................................................................................12
7.3 OSPF ............................................................................................................................................................13
7.4 BGP..............................................................................................................................................................14
7.5 三种协议对比............................................................................................................................................14
8. 多播(组播)......................................................................................................................................................15
8.1 概念 ...........................................................................................................................................................15
8.2 局域网硬件多播........................................................................................................................................15
8.3 IGMP 和多播路由选择协议.......................................................................................................................15
9. 虚拟专用网 VPN 和网络地址转化 NAT .............................................................................................................16
9.1 虚拟专用网 VPN........................................................................................................................................16
9.2 网络地址转化 NAT....................................................................................................................................16
1. 网络层
1.1 作用
把分组从根源端传到目的端,提供端到端服务
数据链路层提供相邻节点之间的可靠传输
传输单位:数据报
数据报是一个比较长的数据,把它切割后形成分组
路由选择与转发
异构网络互连
拥塞控制
1.2 两种服务
网络层向上(传输层)提供哪两种服务?比较优缺点
虚电路服务、数据报服务
虚电路:
面向连接、可靠通信
分组开销小、按序到达、无重复、无丢失
网络成本高
虚电路中结点出现故障,不能工作
数据报:
无连接、网络成本低
分组独立发送、传输灵活
传输服务质量不保证
1.3 两个层面
数据层面(转发层面):转发表
控制层面:路由选择算法
1.4 单位
比特——物理层
帧——链路层
分组——网络层
报文——传输层
2. 网际层服务 IP
2.1 ARP 地址解析协议
作用:根据 IP 地址找到物理地址(从网络层使用的 IP 地址,解析出在数据链路层使用的硬件地址)
RARP
ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题
ARP 高速缓存:本局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到 MAC 地址的映射表,存放最近获得的 IP
地址到 MAC 地址的绑定,以减少 ARP 广播的数量
ARP 进程在本局域网上广播发送一个 ARP 请求分组。收到 ARP 响应分组后,将得到的 IP 地址到硬
件地址的映射写入 ARP 高速缓存。
ARP 请求分组:源 IP + 源 MAC + 目标 MAC 地址(未知时填 0) + 目标方 IP
本地广播 ARP 请求(路由器不转发 ARP 请求)
ARP 响应分组:源 IP + 源 MAC + 目标 MAC 地址 + 目标方 IP
ARP 分组封装在物理网络的帧中传输
从 IP 地址到硬件地址的解析是自动进行的
使用 ARP 的四种典型情况
发送方是主机,要把 IP 数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬
件地址。
发送方是主机,要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的
一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。
发送方是路由器,要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬
件地址。
发送方是路由器,要把 IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上
另一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。
2.2 ICMP 网际控制报文协议
传输控制信息(网络通不通、主机是否可达,路由是否可用等网络本身的信息,ping...)
种类
差错报告报文
类别
终点不可达
时间超过
参数问题
改变路由(重定向)(Redirect)
不应发送 ICMP 差错报告报文的几种情况
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。
对具有多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。
询问报文
种类
回送请求和回答报文
时间戳请求和回答报文
下面的几种 ICMP 报文不再使用
信息请求与回答报文
掩码地址请求和回答报文
路由器询问和通告报文
源点抑制报文
应用
PING 用来测试两个主机之间的连通性
Traceroute 用来跟踪一个分组从源点到终点的路径
2.3 IGMP 网际组管理协议
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开源大法老
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