数据链路层和网络层TCP/IP协议

本文介绍了以太网最大帧大小、数据链路层的功能、点到点协议、IP地址及ARP协议的作用,探讨了ARP的工作原理、IPv4与IPv6的区别、距离矢量路由协议(RIP)的运作方式以及OSPF协议的特点。

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1.以太网最大帧的大小为1518字节。
2.数据链路层完成的任务:
管理对所用网络介质的访问(媒体访问控制MAC)
创建MAC层地址直接的点到点链路,以支持数据传输,称为逻辑链路控制(LLC)
3.点到点协议是一个通用协议,提供了类似LAN封装的WAN数据链路封装服务。
4.IP地址用于标示TCP/IP协议中网络中的单台主机。
地址解析协议(Address Resolution Protocol)是IPv4吧网络层地址解析到数据链路层或物理层地址的协议。
5.ARP是不可路由的。它的结构中是没有网络层部件。仅仅用于本地IP主机的寻找硬件地址。如果要访问远程目标,必须有路由表确定正确路由。
6.ARP可用于测试网络上是否存在重复的IP地址。这种ARP请求是无偿ARP.
7.两种ARP数据包:广播的ARP请求数据包和定向的(单播)ARP应答数据包。
8.ARP工作过程:确定是目的地是本地,在发送信息时候,发送方不知道接收方的硬件地址,先查询本地的ARP缓存表,匹配IP地址,若找不到,则发送一个广播包,请求目的IP的硬件地址,将目的internet地址设置为预想的IP地址,目标硬件地址字段设置为全0.但目的主机接受到该信息时,目标信息和发送方的信息被颠倒起来,表明ARP的响应方是当前的发送方。(这个方法是当请求的IP地址是本地IP地址,当要对远程主机进行ARP解析时,由发送方发送数据包到网关路由器,路由器接受到发往硬件地址的数据包时,去除数据链路首部,检查网络层首部以确定如何路由该数据报,然后重新添加数据链路首部,将数据包传输给下一个网络)。
9.反向ARP用于得到与数据链路地址相对的IP地址。
10.NDP使用的是多播,ARP使用的是广播。用于映射网络节点的链路层地址及其IP层地址。
10.在发起ARP过程之前,IP主机必须知道目的地位于本地还是远程。IP主机应该直接向预定目的地发送数据包,还是把数据包发送给本地路由器。这个过程是路由解析。一旦路由解析过程完成,IP主机能够开始ARP过程,以确定预期目的地的硬件地址。
11.存在两种类型的路由表登记项:主机路由表登记项(可以把数据包发到预定目标的本地路由器)和网路路由表登记项(到达目的网络的路由已知,但到达目标主机的路由未知)。o
12.分段和重组:IP分段支持较大数据包由路由器自动拆分为较小数据包,以便穿越支持较小的MTU的链路,一旦分段,到目的地之后才会重组,将在internet层被重组。
13.IPv4和IPv6的区别
IPv4 使用ARP, IPv6 使用NDP邻居发现协议
IPv6 数据包不可以分段
IPv4:源节点必须确定到目的节点的路由器是本地的还是需要路由的
IPv6:不管哪种情况都使用PMTU(路径最大传输单元)发现路径
IPv6使用多播而不是广播
都需要DNS服务器进行地址解析
14.距离矢量路由协议(代表RIP)周期性的向直接连接链路广播或多播路由信息,这称为定时更新。使用距离向量路由选择算法(D-V),基本思想是计算任何一个路由器到特定目的网络的路由,都是取其到相邻路由器的开销与相邻路由器到特定目的网路开销的和的最优值
15.路由选择算法是生成路由表,找出适当的下一跳路由器,路由选择协议是实现路由表中路由信息的动态更新。
16.RIP的工作原理:每个路由器初始化自己的路由表设置每个的距离矢量为0.等待收到本地链路代价变换或者邻居的距离向量更新,重新计算距离向量,如果到任何目的节点的距离向量发送变换就通知邻居.重复该过程直到网络汇聚(可能汇聚时间太长)。
周期交换路由信息
仅和相邻路由器交换信息。
交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表。
17.RIP协议内容
30s定时器:以30s广播方式交换一次路由信息
1-5s随机延迟定时器:为了防止出现因触发更新而引起的广播风暴
180s超时定时器:被修改后6个刷新周期没有收到刷新信息,就设置该条路由为无效。
120s清除定时器:无效时间超过120更新信息,就删除。
18.环路的补救和避免
定义最大值:允许跳数最大值为16,但为16时表示网络不可达、(只能补救而不能避免)
水平分割:路由器从某个借口接受了路由更新信息,那么这个同样的更新信息一定不能再通过这个借口再回送回去。
毒性反转:路由器从某个借口接受摸个网段的路由信息之后,并不是不往回发送信息了,而是把这个网段的条数设为无穷大,再发送回去。
19.*黑洞:***ICMP被关闭,路由器丢弃数据包而不发送有关丢弃行为的任何通知(导致上层通常会继续发送或者重传数据,知道超时结束)。
20.ospf工作原理
这里写图片描述

21.OSPF协议的主要特点
使用分布式的链路状态协议,路由器发送的信息是本地路由器与那些路由器相邻,以及链路状态。
当链路状态发生变化时用洪泛先所有路由发送。
所有的路由器最终能够建立一个链路状态数据库,利用该数据库,建立一个最短路径优先树,得到每个目的网络的开销。

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