计算机网络---第四章网络层

本文深入探讨了网络层的关键概念,包括路由器的工作原理、IP组播范围、IGMP协议、IP数据首部结构、分片与重组、网络层协议如ARP、ICMP、IGMP的作用。还详细介绍了静态与动态路由的优缺点,以及RIP和OSPF路由协议的工作机制。最后,提到了BGP-4协议在路径向量路由中的应用。

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1路由器分为两部分,路由选择部分和分组转发部分,工作在网络层,根据IP地址转发

2软件组播,IP组播,224-239

01 00 5E到7F FF FF
软件组播转化为硬件组播,一共有48位,高24位为01 00 5E,第24位为0,低23位来自D类地址的低23位。

3IGMP网络组管理协议

4IP数据首部一定有20B

0123版本,4567首部长度,它的单位是4B,这代表首部最大长度为60B。一般情况下,首部长度为5,0101。0100 0101一般是首部长度
16-31总长度,单位是1B
第二行0-15标识
16,17MF(是否还有分片)DF(是否允许分片)。
DF=1时不允许分片。那么如果数据太大,又不允许分片,则丢弃。
19-31片偏移,单位为8B。
第一个分片的偏移为0,第三个分片的片偏移要基于第二个分片。
在分片与重组的过程中,片偏移是下取整
首部检验和只校验首部

5IP数据段在到达目的主机之前,可能会发生分片,不会发生重组。

6网络层,简单灵活的,无连接的,尽最大努力交付的,ARP,ICMP,IGMP,RARP,IP

ARP实现IP到MAC的映射。
在数据链路层上转发数据使用的是MAC地址。
ARP广播请求,只有IP一致的计算机才会单播响应。广播请求,单播响应
广播请求目的MAC是12个F
ARP解决的是一个局域网中IP到MAC的映射,如果它们不在一个局域网中,那么会通过网关来解决。
在两个局域网间转发时,IP不变MAC变。
ICMP允许主机或路由报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
ICMP的服务提供者不是数据链路层,是IP协议。
ICMP差错报文
终点不可达,超时,参数问题,改变路由,源点抑制。
ICMP询问报文:回送请求和回答,测试目的站是否可答以及了解其有关状态。时间戳请求和回答。同步时间,为签名提供保障。
对ICMP差错报文
PING命令用到了回送请求和回答报文。
traceroute使用ICMP时间超过报文。

7IP分组的转发流程

路由表,目的地址,下一跳地址。
特定主机路由,DNS。DHCP,WWW都需要配置特殊主机路由,特定主机路由32位要匹配。
默认路由0.0.0.0/0,就是不进行地址匹配。
子网划分先获得网络地址。

8CIDR最长前缀匹配

这是为了匹配更为精准,路由更具体。IP地址结构和路由转发协议只是从网络层解决了网络如何划分,网络之间如何传递数据,但是在网络内部如何转发,IP地址结构和路由协议无法解决。其实当数据进入网络内部以后,就进入了数据链路层,其管理权限就放到了数据链路层。

9源主机和中间路由器都不知道IP数据报到达目的主机所需的完整路径。

10静态路由无法适应网络状态的变化,动态路由开销比较大,适用于较复杂的大网络。

11内部网关协议(IGP)自治系统内部使用的路由选择协议;它包括OSPF和RIP;EGP外部网关协议,自治系统之间使用的路由选择协议。

12路由表格式:目的网络地址,子网掩码,下一跳IP地址,转发接口。

13RIP无法适用于大规模的网络。RIP是基于距离向量的。RIP定义到直连网络为1。距离为16时不可达;1RIP仅和相邻路由器交换信息;2路由器交换的信息是当前路由器所知的全部信息;3按照固定时间间隔交换信息。

按照固定时间间隔向它的邻居告知它的全部信息。最新的,最短的优先级更高。好消息传得快,坏消息传得慢

14OSPF开放最短路径优先协议,它是链路状态协议,用权来衡量代价 1它使用洪泛法,向所有路由器发送信息;2发送的状态就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态;3只有链路状态变化时,才以洪泛法发送信息。OSPF比RIP收敛的快。OSPF直接使用IP数据报发送。

15BGP-4使用的是TCP连接,OPEN打招呼,KEEPALIVE保证对方还在,UPDATE更新报文。基于路径向量。

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