计算机网络期末复习笔记（三）

网络层的基本功能：IP、ICMP等协议、路由选择。数据链路层解决了同一局域网（直连网络）计算机间帧的传输问题，没有解决以下问题：异构网络互联，即跨局域网连接和资源共享；互联网络中主机标识问题；互联网络间路由选择问题（最佳路径）；互联网中数据转发的问题（分组转发）
局域网：属于资源子网
广域网：属于通信子网

网络层概述

问题：计算机可靠交付应当由谁来负责？

观点一：让网络负责可靠交付

• 这种观点认为，应借助于电信网的成功经验，让网络负责可靠交付，计算机网络应模仿电信网络，使用面向连接的通信方式：
  • 通信之前先建立虚电路，以保证双方通信所需的一切网络资源，然后双方就沿着已建立的虚电路发送分组
  • 如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点，不丢失、不重复
  • 减小了开销
    
    虚电路：结合了电路交换和无连接分组交换的优点
• 电路交换与虚电路的区别

1. 工作层次不同
   • 电路交换属于物理层概念
   • 虚电路交换属于网络层概念，是分组交换
2. 链路占用方式不同
   • 电路交换的通信双方有一条物理通路，被通信双方独占
   • 虚电路是在一条物理线路上虚拟出多个逻辑的通道，此时该物理线路上可以有多条通信量（共享），每条通信独占一条虚拟电路。多个虚拟电路通过时分/频分等多路复用方式复用到一条物理链路上，实现了通信双方虚拟的“点到点的”连接

• 代表协议OSI：根据唯一的网络设备地址路由数据包，提供流量和拥塞控制以防止网络资源的损耗（虚电路服务）

观点二：网络提供数据报服务

这种观点认为：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：
尽最大努力交付：由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉；如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付（包括差错处理、流量控制等）

1. 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即IP数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）
2. 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限
3. 代表协议TCP/IP：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（数据报服务）
   
   数据报服务：无连接

网络的两个层面

• 转发表来源于路由表，路由表又是由互联网中许多的路由器，按照共同选定的路由选择协议，通过许多次的相互交换路由信息二产生的。由此可见，在路由器之间传送的信息有以下两大类：
• 第一类：转发主机之间所传送的数据
• 第二类：传送路由信息，这一类信息的传送是为第一列数据的传送服务的
  网络层抽象地划分数据层面（或转发层面）和控制层面
• 数据层面：每个路由器独立工作，根据收到IP分组目的地址，按转发表转发至下一跳路由器
• 控制层面：运行路由选择协议（软件），生成路由表（耗时长，秒级）；路由器间需要相互协作，交换路由信息

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三个协议：地址解析协议ARP;网际控制报文协议ICMP；网际组管理协议IGMP

二、为什么需要IP地址

1.IP地址概述

• 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络：

1. IP地址就是给每个连接在互联网上的主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符
2. IP地址由互联网名字和数字分配机构ICANN进行分配

• 点分十进制记法
  
  
• IP地址
  
  IP地址：：={<网络号>，<主机号>}
• IP地址的编址方法

1. 分类的IP地址
   
   

• 分类IP地址的优点
  1. IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了IP地址的管理
  2. 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减少了路由表所占的存储空间

2. 子网的划分
   1985年起，IP地址中增加了“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地址。这种做法叫做划分子网，划分子网是吧IP地址的主机号host-id进行再划分，而不改变IP地址的网络号net-id

• 网络层划分子网
  1. 把大的广播域划分为较小的广播域
  2. 提高IP地址空间的利用率
  3. 保证网络的安全性
  4. 提高网络的灵活性
     
• 子网划分方法
  1. 固定长度子网：所划分的所有子网的子网掩码都是相同的
  2. 变长子网：增加了灵活性，却降低了能够连接在网络上的主机总数
• 子网掩码
  路由器使用子网掩码计算IP地址的网络号（划分子网后）
  （IP地址）AND（子网掩码）=网络地址

3. 无分类编址CIDR（现今使用）
   产生原因：整个IPV4的地址空间即将全部耗尽；一个公司至少需要两个C类网络地址才能满足需求，若用默认子网掩码，这两个C类网络不可能直接通信：可不可以按需分配IP地址？

• CIDR消除了A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，更加有效地分配IPV4的地址空间
  1. 使用变长的网络前缀来代替分类地址中的网络号和子网号
  2. IP地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址
• 无分类的两级编址的记法（CIDR记法）：斜线记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中1的个数）
  
  n位网络前缀可以是任意长度
  
  CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”；
  一个CIDR地址块包含的IP地址数目，取决于网络前缀的位数
• 注意
  1. 128.14.32.7是IP地址，但未指明网络前缀长度，因此不知道网络地址是什么
  2. 128.14.32.7/20是IP地址，同时指明了网络前缀为20位。由此可导出网络地址
  3. 128.14.32.0/20是包含有多个IP地址的地址块或网络前缀，或更简单些，就称为前缀，同时也是这个地址块中主机号为全0的地址
     指明网络地址时一定要加上网络前缀
     地址掩码也称为子网掩码，其中1的个数就是网络前缀的长度
• 路由聚合
  一个CIDR地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合（构成超网），它使得路由表中的一个项目可以表示很多个原来传统分类地址的路由，减少了路由器之间的路由选择信息的交换，提高了整个互联网的性能
• 构成超网的概念

2.

代码如下（示例）：

该处使用的url网络请求的数据。

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总结

提示：这里对文章进行总结：
例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了pandas的使用，而pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。