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网站ui外包,wordpress git 伪静态,苏州建设培训中心网站,有没有给人做简历的网站第 4 章 网络层 网络层提供的两种服务 虚电路服务 数据报服务 概要: 虚电路服务与数据报服务的对比 网际协议 IP 网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议#xff1a; 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)逆地…第 4 章 网络层 网络层提供的两种服务 虚电路服务 数据报服务 概要: 虚电路服务与数据报服务的对比 网际协议 IP 网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)概要: 示意图 虚拟互连网络 网络互相连接起来要使用一些中间设备 物理层中继系统转发器(repeater)。数据链路层中继系统网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统路由器(router)。网桥和路由器的混合物桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统网关(gateway)。
IP 数据报的格式 版本 : 有 4IPv4和 6IPv6两个值首部长度 : 占 4 位因此最大值为 15。值为 1 表示的是 1 个 32 位字的长度也就是 4 字节。因为固定部分长度为 20 字节因此该值最小为 5。如果可选字段的长度不是 4 字节的整数倍就用尾部的填充部分来填充。区分服务 : 用来获得更好的服务一般情况下不使用。总长度 : 包括首部长度和数据部分长度。生存时间 TTL它的存在是为了防止无法交付的数据报在互联网中不断兜圈子。以路由器跳数为单位当 TTL 为 0 时就丢弃数据报。协议 指出携带的数据应该上交给哪个协议进行处理例如 ICMP、TCP、UDP 等。首部检验和 因为数据报每经过一个路由器都要重新计算检验和因此检验和不包含数据部分可以减少计算的工作量。标识 : 在数据报长度过长从而发生分片的情况下相同数据报的不同分片具有相同的标识符。片偏移 : 和标识符一起用于发生分片的情况。片偏移的单位为 8 字节。 IP数据报分片 概要: 示意图 分类的 IP 地址 IP 地址的编址方式经历了三个历史阶段 分类 由两部分组成网络号和主机号其中不同分类具有不同的网络号长度并且是固定的。 IP 地址 :: { 网络号 , 主机号 } 示意图 子网划分 通过在主机号字段中拿一部分作为子网号把两级 IP 地址划分为三级 IP 地址。
IP 地址 :: { 网络号 , 子网号 , 主机号 } 要使用子网必须配置子网掩码。一个 B 类地址的默认子网掩码为 255.255.0.0如果 B 类地址的子网占两个比特那么子网掩码为 11111111 11111111 11000000 00000000也就是 255.255.192.0。 注意外部网络看不到子网的存在。 * 无分类 * 无分类编址 CIDR 消除了传统 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念使用网络前缀和主机号来对 IP 地址进行编码网络前缀的长度可以根据需要变化。 IP 地址 :: { 网络前缀号 , 主机号 } CIDR 的记法上采用在 IP 地址后面加上网络前缀长度的方法例如 128.14.35.⁷⁄₂₀ 表示前 20 位为网络前缀。 CIDR 的地址掩码可以继续称为子网掩码子网掩码首 1 长度为网络前缀的长度。 一个 CIDR 地址块中有很多地址一个 CIDR 表示的网络就可以表示原来的很多个网络并且在路由表中只需要一个路由就可以代替原来的多个路由减少了路由表项的数量。把这种通过使用网络前缀来减少路由表项的方式称为路由聚合也称为 构成超网 。 在路由表中的项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成在查找时可能会得到不止一个匹配结果应当采用最长前缀匹配来确定应该匹配哪一个。 IP 地址与硬件地址 IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节 在抽象的网络层上讨论问题就能够使用 统一的、抽象的 IP 地址 研究主机和主机或主机和路由器之间的通信 示意图
地址解析协议 ARP 与逆地址解析协议RARP 缘由 网络层实现主机之间的通信而链路层实现具体每段链路之间的通信。因此在通信过程中IP 数据报的源地址和目的地址始终不变而 MAC 地址随着链路的改变而改变。 地址解析协议 ARP ARP 实现由 IP 地址得到 MAC 地址 每个主机都有一个 ARP 高速缓存里面有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。
如果主机 A 知道主机 B 的 IP 地址但是 ARP 高速缓存中没有该 IP 地址到 MAC 地址的映射此时主机 A 通过广播的方式发送 ARP 请求分组主机 B 收到该请求后会发送 ARP 响应分组给主机 A 告知其 MAC 地址随后主机 A 向其高速缓存中写入主机 B 的 IP 地址到 MAC 地址的映射。 * 示意图 逆地址解析协议 RARP 逆地址解析协议 RARP 使只知道自己硬件地址的主机能够知道其 IP 地址。 这种主机往往是无盘工作站。 因此 RARP协议目前已很少使用。
IP 层转发分组的流程 分组转发算法 (1) 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。(2) 若网络 N 与此路由器直接相连则把数据报直接交付目的主机 D否则是间接交付执行(3)。(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器否则执行(4)。(4) 若路由表中有到达网络 N 的路由则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器否则执行(5)。(5) 若路由表中有一个默认路由则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器否则执行(6)。(6) 报告转发分组出错。概要: 示意图
划分子网和构造超网 划分子网 使用子网时分组转发 无分类编址 CIDR构造超网 网际控制报文协议 ICMP 简介 ICMP 是为了更有效地转发 IP 数据报和提高交付成功的机会。它封装在 IP 数据报中但是不属于高层协议。 ICMP 报文的种类 ICMP 差错报告报文 终点不可达源点抑制(Source quench)时间超过参数问题改变路由重定向(Redirect) ICMP 询问报文 回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文 ICMP 报文的前 4 个字节是统一的格式共有三个字段即类型、代码和检验和。接着的 4 个字节的内容与 ICMP 的类型有关。 ICMP 的应用举例 Ping Ping 是 ICMP 的一个重要应用主要用来测试两台主机之间的连通性。
Ping 的原理是通过向目的主机发送 ICMP Echo 请求报文目的主机收到之后会发送 Echo 回答报文。Ping 会根据时间和成功响应的次数估算出数据包往返时间以及丢包率。 Traceroute Traceroute 是 ICMP 的另一个应用用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。
Traceroute 发送的 IP 数据报封装的是无法交付的 UDP 用户数据报并由目的主机发送终点不可达差错报告报文。 * 源主机向目的主机发送一连串的 IP 数据报。第一个数据报 P1 的生存时间 TTL 设置为 1当 P1 到达路径上的第一个路由器 R1 时R1 收下它并把 TTL 减 1此时 TTL 等于 0R1 就把 P1 丢弃并向源主机发送一个 ICMP 时间超过差错报告报文 * 源主机接着发送第二个数据报 P2并把 TTL 设置为 2。P2 先到达 R1R1 收下后把 TTL 减 1 再转发给 R2R2 收下后也把 TTL 减 1由于此时 TTL 等于 0R2 就丢弃 P2并向源主机发送一个 ICMP 时间超过差错报文。 * 不断执行这样的步骤直到最后一个数据报刚刚到达目的主机主机不转发数据报也不把 TTL 值减 1。但是因为数据报封装的是无法交付的 UDP因此目的主机要向源主机发送 ICMP 终点不可达差错报告报文。 * 之后源主机知道了到达目的主机所经过的路由器 IP 地址以及到达每个路由器的往返时间。 因特网的路由选择协议 有关路由选择协议的几个基本概念 静态路由选择策略——即非自适应路由选择其特点是简单和开销较小但不能及时适应网络状态的变化。动态路由选择策略——即自适应路由选择其特点是能较好地适应网络状态的变化但实现起来较为复杂开销也比较大。 自治系统 AS(Autonomous System) 自治系统 AS 的定义在单一的技术管理下的一组路由器而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。 内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。 内部网关协议 RIP RIP 是一种基于距离向量的路由选择协议。距离是指跳数直接相连的路由器跳数为 1。跳数最多为 15超过 15 表示不可达。
RIP 按固定的时间间隔仅和相邻路由器交换自己的路由表经过若干次交换之后所有路由器最终会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器地址。 * 距离向量算法 * 对地址为 X 的相邻路由器发来的 RIP 报文先修改报文中的所有项目把下一跳字段中的地址改为 X并把所有的距离字段加 1 * 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目进行以下步骤 * 若原来的路由表中没有目的网络 N则把该项目添加到路由表中 * 否则若下一跳路由器地址是 X则把收到的项目替换原来路由表中的项目否则若收到的项目中的距离 d 小于路由表中的距离则进行更新例如原始路由表项为 Net2, 5, P新表项为 Net2, 4, X则更新否则什么也不做。 * 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表则把该相邻路由器标为不可达即把距离置为 16。 * RIP 协议实现简单开销小。但是 RIP 能使用的最大距离为 15限制了网络的规模。并且当网络出现故障时要经过比较长的时间才能将此消息传送到所有路由器。 * 内部网关协议 OSPF * 开放最短路径优先 OSPF是为了克服 RIP 的缺点而开发出来的。 开放表示 OSPF 不受某一家厂商控制而是公开发表的最短路径优先表示使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法 SPF。 * OSPF 具有以下特点 * 向本自治系统中的所有路由器发送信息这种方法是洪泛法。 * 发送的信息就是与相邻路由器的链路状态链路状态包括与哪些路由器相连以及链路的度量度量用费用、距离、时延、带宽等来表示。 * 只有当链路状态发生变化时路由器才会发送信息。 * 所有路由器都具有全网的拓扑结构图并且是一致的。相比于 RIPOSPF 的更新过程收敛的很快。 外部网关协议 BGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站处在不同的自治系统中当数据报传到一个自治系统的边界时就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。AS 之间的路由选择很困难主要是由于 互联网规模很大各个 AS 内部使用不同的路由选择协议无法准确定义路径的度量AS 之间的路由选择必须考虑有关的策略比如有些 AS 不愿意让其它 AS 经过。 BGP 只能寻找一条比较好的路由而不是最佳路由。 每个 AS 都必须配置 BGP 发言人通过在两个相邻 BGP 发言人之间建立 TCP 连接来交换路由信息。 * 示意图 路由器的构成 路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机其任务是转发分组。也就是说将路由器某个输入端口收到的分组按照分组要去的目的地即目的网络把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳路由器。路由器从功能上可以划分为 路由选择分组转发 分组转发结构由三个部分组成 交换结构一组输入端口一组输出端口概要: 示意图
IP 多播 IP 多播的基本概念 多播可明显地减少网络中资源的消耗 在局域网上进行硬件多播 因特网组管理协议 IGMP 和多播路由选择协议 IGMP 使多播路由器知道多播组成员信息多播转发必须动态地适应多播组成员的变化这时网络拓扑并未发生变化。请注意单播路由选择通常是在网络拓扑发生变化时才需要更新路由。 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT 虚拟专用网 VPN 由于 IP 地址的紧缺一个机构能申请到的 IP 地址数往往远小于本机构所拥有的主机数。并且一个机构并不需要把所有的主机接入到外部的互联网中机构内的计算机可以使用仅在本机构有效的 IP 地址专用地址。 有三个专用地址块 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255172.16.0.0 ~ 172.31.255.255192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 VPN 使用公用的互联网作为本机构各专用网之间的通信载体。专用指机构内的主机只与本机构内的其它主机通信虚拟指好像是而实际上并不是它有经过公用的互联网。下图中场所 A 和 B 的通信经过互联网如果场所 A 的主机 X 要和另一个场所 B 的主机 Y 通信IP 数据报的源地址是 10.1.0.1目的地址是 10.2.0.3。数据报先发送到与互联网相连的路由器 R1R1 对内部数据进行加密然后重新加上数据报的首部源地址是路由器 R1 的全球地址 125.1.2.3目的地址是路由器 R2 的全球地址 194.4.5.6。路由器 R2 收到数据报后将数据部分进行解密恢复原来的数据报此时目的地址为 10.2.0.3就交付给 Y。 网络地址转换 NAT 专用网内部的主机使用本地 IP 地址又想和互联网上的主机通信时可以使用 NAT 来将本地 IP 转换为全球 IP。在以前NAT 将本地 IP 和全球 IP 一一对应这种方式下拥有 n 个全球 IP 地址的专用网内最多只可以同时有 n 台主机接入互联网。为了更有效地利用全球 IP 地址现在常用的 NAT 转换表把传输层的端口号也用上了使得多个专用网内部的主机共用一个全球 IP 地址。使用端口号的 NAT 也叫做网络地址与端口转换 NAPT。 因为网络层是整个互联网的核心因此应当让网络层尽可能简单。网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交互的数据报服务。 因为网络层是整个互联网的核心因此应当让网络层尽可能简单。网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交互的数据报服务。