网络层
- 虚电路VC是逻辑上的连接(数字管道),不是真实的物理连接
- 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务
- 网络层不提供服务质量的承诺
虚电路服务vs数据报服务
虚电路服务 | 数据报服务 | |
---|---|---|
思路 | 可靠由网络保证 | 可靠由主机保证 |
连接 | 有连接 | 无连接 |
分组转发 | 均按同一路由转发 | 每个分组独立路由转发 |
节点故障 | 通过故障节点的虚电路均不工作 | 故障处丢失分组,路由变化 |
顺序 | 按顺序到达 | 不一定按顺序 |
与IP协议配套使用的三个协议:
- ARP地址解析协议(IP下层)
- ICMP网际控制报文协议
- IGMP网际组管理协议(IP上层)
IP编址三个阶段:
- 分类的IP地址
- 子网划分
- 超网
网络号类别位 | 网络号字段 | 主机号字段 | 可指派网络数 | 最大主机数 | 地址空间 | |
---|---|---|---|---|---|---|
A类地址 | 0 | 1字节(8位) | 3字节(24位) | 2^7-2 =126 | 2^24-2 | 2^31 |
B类地址 | 10(128开头) | 2字节(16位) | 2字节(16位) | 2^14-1 | 2^16-2 | 2^30 |
C类地址 | 110(192开头) | 3字节(24位) | 1字节(8位) | 2^21-1 | 2^8-2 =254 | 2^29 |
网络号全0——保留地址(本网络)
网络号01111111——还回测试用
主机号全0——本主机所在的单个网络地址
主机号全1——该网络上的所有主机
B类128.0.0.0不指派
C类192.0.0.0不指派
路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(不考虑主机号)
用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络
在IP层抽象的互联网上只看得到IP数据报,在局域网的链路层只看得到MAC帧
5.0.0.0——本机连接到的单个网络地址
5.255.255.255——该网络上的所有主机
IP地址 异或 子网掩码 = 网络地址
IP地址 异或 子网掩码取反 = 主机地址
IP数据报长度:
首部长度:
数据部分长度:
IPv4固定首部:20字节(160位)
IPv6固定首部:位
总长度字段:16位,首部+数据之和的长度(字节)——因此数据报最大长度2^16-1=65535字节
首部校验和字段:16位,只检验数据报首部,不包括数据部分,不采用CRC校验
源地址,目的地址:32位
ARP地址解析协议
- 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
- 每台主机都有一个ARP高速缓存,存本局域网各主机和路由器的IP到硬件地址的映射表。
子网数要除去全0和全1,但现在全0和全1也可以使用
CIDR无分类域间路由选择
消除了ABC及划分子网的概念,只有网络前缀(仍可以划分子网)
使用斜线记法,斜线后表示网络前缀所占位数
IP地址 ::= {<网络前缀>, <主机号>}
ICMP网际控制报文协议(IP上层)
ICMP报文装在IP数据报中,作为其中的数据部分
- ICMP差错报告报文
- ICMP询问报文
AS自治系统
分层次的路由选择方法:
- 内部网关协议IGP——如RIP、OSPF
- 外部网关协议EGP——如BGP
RIP协议(内部网关协议)
主要用于规模较小的网络
每个路由器不知道全网的拓扑结构
OSPF开放最短路径优先(内部网关协议)
使用分布式的链路状态协议。
最终所有路由器都能建立一个链路状态数据库,即全网的拓扑结构图,全网是一致的——链路状态数据库的同步
- 向本自治系统中所有路由器发送信息(洪泛法)
- 发送与本路由器相邻的所有路由器的链路状态(本路由器与哪些路由器相邻,改链路的度量(代价))
- 链路状态变化时,才向所有路由器发送信息
- 对于不同业务计算不同路由
- 多路径间负载平衡
BGP边界网关协议(外部网关协议)
自治系统AS之间交换可达性信息,必须考虑有关策略
采用路径向量选择协议,力求寻找一条能够达到目的网络且较好(不必最好)的路由
BGP发言人——BGP边界路由器
路由器
转发——仅涉及一个路由器
路由选择——涉及很多路由器,路由表是许多路由器协同工作的结果
IPv6
冒号十六进制记法:
-
一串连续的0:
:0:0:0:0:
压缩为::
-
一个地址只能用一次零压缩
-
允许省略数字前面的0,不能省略后面的0
IP多播
没看
虚拟专用网VPN
全球地址——全球唯一的IP地址
本地地址——仅在本机构有效的IP地址
专用地址——只用于一个机构的内部通信,不能用于和互联网上的主机通信。在互联网中的所有路由器,对目的地址是专用地址的数据报一律不转发
虚拟专用网——为本机构的主机用于机构内部的通信
所有通过互联网传送的数据都必须加密
网络地址转换NAT
MPLS多协议标记交换——面向连接
每个分组携带一个标记
在MPLS域的入口处,给每一个IP数据报打上固定长度的标记,对打上标记的IP数据报用硬件转发。路由器都是标记交换路由器LSR
转发等价类FEC用于负载均衡
在把IP数据报封装成以太网帧之前,插入MPLS首部(处于第二层和第三层之间)