【计算机网络复习】408王道视频总结 第四章：网络层

这是我自己看王道系列视频总结的，我是在专注笔记里写好然后粘过来的（给大家安利专注笔记，是我用过无数笔记软件后留下的😂），需要原笔记文件的可以给我评论哈

第一章概要 总结：https://blog.youkuaiyun.com/Tangli_yzy/article/details/113779591

第二章物理层 总结：https://blog.youkuaiyun.com/Tangli_yzy/article/details/113779634

第三章数据链路层 总结：https://blog.youkuaiyun.com/Tangli_yzy/article/details/113815971

第四章网络层 总结：https://blog.youkuaiyun.com/Tangli_yzy/article/details/113876306

第五章传输层 总结：https://blog.youkuaiyun.com/Tangli_yzy/article/details/113883954

第六章应用层 总结：https://blog.youkuaiyun.com/Tangli_yzy/article/details/113913986

 

第四章 网络层

• 网络层导图
  • 功能
    • 路由选择和分组转发（最佳路径）
    • 异构网络互联
    • 拥塞控制（对于整个网络而言的拥塞，而非流量控制中提到的发送端和接收端之间的控制。对应的解决方法有开环控制（静态）和闭环控制（动态））
  • 转发
    • 硬件结构--路由器 转发表
    • 各种协议--IP,ARP,DHCP,ICMP
    • IPv4分组
    • 网络层编址
      • 基本编址形式
      • 子网划分和子网掩码
      • CIDR
    • 网络地址转换NAT
    • IPv6
    • 移动IP
  • 路由选择
    • 路由选择算法
      • 静态路由
      • 动态路由
        • 距离向量路由算法
        • 链路状态路由算法
    • 路由选择协议（层次路由）
      • 自治系统内IGP --RIP,OSPF
      • 自治系统间EGP--BGP
    • IP组播

网络层的主要任务是把分组从源端传到目的端。传输单位是数据报。

数据交换方式

网络的核心：路由器，通过路由器可以将大量主机连接起来。

网络层是路由器的最高层次

电路交换

常用于电话网络，要先建立连接，然后通信，结束时还有再释放连接。特点：建立连接之后，独占资源。

优点是通信时延小，可以实现有序传输，没有冲突，且实时性强。

缺点：建立连接时间较长，线路独占通信效率低，灵活性差，且没有差错控制能力。

报文交换

报文：源应用发送的信息整体。

利用交换设备的存储转发特性，实现对报文的数据交换。

无需建立连接，存储转发、动态分配线路，线路的可靠性较高，线路利用率较高，可提供多目标服务。

但也存在存储转发时延，报文大小是不确定的、因此对于网络节点要求要有较大的缓存空间。

分组交换

通过把大的数据报分割成小的数据块（分组）进行存储转发，来解决报文交换存在的部分问题。（分组大小可等大也可不等大。）

与报文交换拥有共同的特性：无需建立连接，存储转发、动态分配线路，线路的可靠性较高，线路利用率较高。此外相比于报文交换，存储管理更加方便（单个传输的分组大小相对比较小，对交换设备的缓存大小要求较小）

但也存在缺点：仍然存在存储转发的时延，需要传输额外的信息量（编号等信息），若乱序到达目的主机，还有对分组进行排序重组。

数据报方式和虚电路方式

数据报方式为网络层提供无连接服务，而虚电路方式啧提供连接服务（可以理解为分组交换方式和电路交换的方式的结合，以发挥两者的优点）。

当然此处两种方式都是分组交换的衍生，因此这两种方式所传输的都是分组。无连接服务即事先不提供确定的传输路径，各个分组独立的确定各自的传输路径，因此每个分组的传输路径有可能不同。而对于连接服务，则要先为所有分组确定一个传输路径（建立连接），然后沿着连接传输系列分组，系列分组的传输路径是相同的，传输结束之后再拆除连接。（类似打电话）

存储转发需要设备交换机存储有转发表（路由表），转发表一般至少有两列，一列是目的网络地址，另一列则是链路接口。

可靠性和差错处理并非重点，了解即可。

IP数据报格式

 

 

版本：IPv4/IPv6

首部长度：单位是4B（首饰），由于存在固定部分，长度为20B，因此首部长度最小为5（即0101）。占4位，所以最大值为15。若可选字段的长度不是4B的整数倍，则利用填充部分进行填充。

区分服务：用的不多，期望获得哪种类型的服务。

总长度：首部长度+数据部分长度，单位1B（1总）。共16位。上限是216-1=65535，但是永远都不会达到这个值，因为如果长度过大，会进行分片，以满足数据链路层MTU的要求。

生存时间：TTL(time to live)，可以理解为ip数据报的保质期，以路由器跳数为单位，每经过一个路由器就-1，变成0时丢弃。是为了防止无法交付的数据报在网络中无限制的兜圈子。

协议：要和版本字段区分，指的是数据部分的协议。（TCP对应6 面向连接，UDP对应17 无连接的遗弃）

首部检验和 16位：只检验首部，不检验数据部分，是为了避免数据发生变化之后是否出错。每经过一个路由器都要计算一次首部检验和。

源地址和目的地址：32位。

可选：0-40B，用来支持一些其他额外的功能。

填充：全0，将首部填充为4B的整数倍。

最大传送单元MTU：链路层的数据帧可封装数据的上限。在以太网中，MTU为1500B。若数据报的长度超过MTU，则需要对其进行分片。

IP分组构成链路层数据帧的数据部分，最大长度为MTU，如下所示。

 

标识：在发生分片的情况下，相同数据报的不同分片具有相同的标识符。

标志（3位，最高位不用）：只有两位有意义，中间位（DF，don`t fragment)：DF=1，禁止分片，DF=0，允许分片。最低位（MF，More Fragment）MF=1，后面还有分片，MF=0，后面没有分片（自己是最后一片）。当然必须在DF=0的情况下，MF的值才有意义。

片偏移：和标识符一起，指出该片在原分组中的相对位置，以8B为单位&