第四章 網絡層複習總結

第四章 網絡層

1 網絡層定義

1. 定義

   網絡層向上隻提供靈活的、無連接配接的、盡最大努力傳遞的資料報服務。主要任務是把分組（IP資料報）從通過路由選擇和轉發從源端傳到目的端，為分組交換網上的不同主機提供通信服務。 網際網路可以由多種異構網絡（傳輸速率/傳輸媒體不同均可以稱為）組成。

無連接配接的：在網絡層是無連接配接的，至于連接配接可靠性需要其上一層實體層來保證。

網絡層傳輸單元：分組

1. 網絡層提供服務
   • 面向連接配接的虛電路服務
   • 無連接配接的資料報服務

   • 虛電路服務	資料報服務
     思路	可靠通信應當由網絡來保證	可靠通訊應當由使用者主機來保證
     連接配接的建立	必須有	不需要
     典型協定	TCP	UDP
     分組的轉發	屬于同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉發	每個分組獨立選擇路由進行轉發
     當結點出故障時	所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作	出故障的結點可能會丢失分組，一些路由可能會發生變化
     分組的順序	總是按發送順序到達終點	到達終點時不一定按發送順序
     差錯處理和流量控制	由網絡負責，也可以由使用者主機負責	由使用者主機負責
     資料通信中每個分組怎麼樣表示目的站點	僅在連接配接建立階段使用終點位址，每個分組使用短的虛電路号。	每個分組都有終點的完整位址。

2. 路由器作用：将多個ip子網絡互聯，隔絕廣播

3. 網絡層發送資料過程：

   劃分子網後，

   路由表

   必須包含以下

   三項内容

   ：

   目的網絡位址

   ，

   子網路遮罩

   和

   下一跳位址（形式是ip位址）

   劃分子網後，路由器如何轉發IP資料報：

   1、從收到的資料報的首部提取目的ip位址 D

   2、判斷是否為直接傳遞，對目前路由器直接相連的網絡逐個進行檢查：

   用 各網絡的子網路遮罩 和 D 逐位相與，判斷結果是否和相應的網絡位址比對：

   若比對，則把分組進行直接傳遞，将D通過ARP轉成mac位址，封裝成mac幀發送出去

   否則就是間接傳遞，執行3

   3、若路由表中有 目的位址為D的特定主機路由 ，則把資料報傳送給路由表所指明的下一跳路由器

   （預設路由、主機路由、網絡路由 概念）

   否則執行4

   4、對路由表中的 每一行（目的網絡位址，子網路遮罩，下一跳位址） ，用其中的 子網路遮罩 和 目的ip位址 D 逐位相與，結果為N

   若N與該行的目的網絡位址比對，則把資料報傳送給該行指明的下一跳路由器

   否則，執行5

   5、若路由表中有一個 預設路由，則把資料報傳送給路由表中所指明的預設路由器

   否則，執行6

   6、報告轉發分組出錯

   

1. IP資料報

生存時間：避免網絡上有太多資料，導緻擁堵。

MTU上限值，如果資料報超過上限值則需要對其進行分片。

分片後進行組裝：辨別：同一個資料報辨別字段相同。

标志：有三位，但隻有其中兩位有意義。

資料報片的計算：

需要注意：片偏移計算時需要除以其機關。

題目：

一個資料報部分長度為3400位元組（使用固定首部）。現在經過一個網絡傳輸，該網絡的MTU為800位元組:

（1）應分為幾個資料報片？

（2）各資料報片的資料字段長度？

（3）各資料報片的片偏移字段值？

1. VPN：虛拟專用網：利用共用的英特網作為本機構各專用網之間的通訊載體。

2 IP位址

1. IP位址構成：網絡号（辨別主機或路由器連接配接的網絡）和主機号（辨別路由器）
2. IPV4的ip位址為32位，下一代的IPv6位址是128位，能充分保證位址配置設定。
3. 表示方式：點分十進制
4. IP協定目的：負責将資料包發送給最終目标計算機，能夠讓世界上任何兩台計算機進行通信。
5. 網際網路中用ip位址進行尋址

所有IP位址共有2的32次方，A類位址共有2的31次方，占整個IP位址空間的50%，B類位址有2的30次方，占25%，C類為12.5%，D類為6.25%

A類最大可用網絡數-2，其中減去的2為：

• 0 1111111（127.xxx回環網絡，一般用于檢測）
• 0 0000000（規定不可使用）

A類最大主機數-2，其中減去的2為：

• 全0：本主機所連接配接到的單個網絡位址，不可以分給主機
• 全1：廣播位址，資料報會發給在廣播域中的所有主機。

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1. 分類的IP位址

   

網段個數為第1-3個bit的末位址-初始位址+1。例如：

A：10-10+1

B：31-16+1

C：255-0+1

1. 私有位址轉換

2.1 IP位址：子網路遮罩與子網劃分

網絡号的子網路遮罩部分全部标1

2.3 廣播位址計算

1. 題型介紹

答：

這裡注意如果主機号為4，那麼子網為2，因為如果子網數為3，那最後一個是全0和全1不能進行劃分。

子網個數，2的n次方。

主機号為2的n次方-2，全0和全1減去。

答：

答：

答：

網絡号相同：屬于同一網絡。

解：

2.2 無分類編址CIDR

目的：節約資源，将多個子網聚合成一個較大的子網，叫做構成超網或路由聚合。

方法：将網絡字首縮短（所有網絡位址取交集）

例題：

3 網絡層重要協定

路由選擇時候的路由協定以及相關算法

1. ICMP：支援主機或路由器：

• 差錯（或異常）報告
• 網絡探尋
  1. ICMP差錯封包

     

  2. ICMP詢問封包

     

1. （位址轉換協定）ARP協定

1. IGMP協定

   

2. 路由選擇協定

自治系統：内部是否使用相同網關協定進行區分。

例題：

ARP發送廣播幀：鍊路層