网络层
网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽量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
○ 可靠通信应当由网络来保证
○ 连接的建立: 必须有
○ 分组的转发: 属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发
○ 可靠传输
• 数据报服务
○ 可靠通信应当由用户主机来保证、
○ 连接的建立: 不需要
○ 分组的转发: 每个分组独立选择路由进行转发
○ 尽最大可能传输
中间设备
• 物理层: 转发器
• 数据链路层: 网桥或桥接器
• 网络层: 路由器
• 网络层以上: 网关
网际协议IP——虚拟互连网络: 消除各种物理网络的异构性,使这些各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络
• 物理地址: 数据链路层和物理层使用的地址
• IP地址: 网络层和以上各层使用的地址,是一种逻辑地址
• IP 地址 ::= {<网络号>,<主机号>}
IP地址编制方法的三个阶段
• 分类的IP地址
• 子网的划分
• 构成超网
IP数据报格式:
ARP 地址解析协议: ARP是解析同一个局域网上的主句或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题
分组转发
(1) 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。
(2) 若网络 N 与此路由器直接相连,则把数据报直接交付目的主机 D;否则是间接交付,执行(3)。
(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器;否则,执行(4)。
(4) 若路由表中有到达网络 N 的路由,则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器;否则,执行(5)。
(5) 若路由表中有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器;否则,执行(6)
(6) 报告转发分组出错。
划分子网
子网掩码:将IP地址划分为网络地址和主机地址
构造超网
地址掩码:一连串的1和0组成,而1的个数就是网络前缀长
构成超网:由于一个CIDR地址块中含有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目标网络,这种地址的聚合常称为路由聚合,也称构成超网。
两大类路由选择协议:
• 内部网关协议 IGP:一个自治系统内部使用的路由选择协议。有多种协议,如 RIP 和OSPF 协议。
• 外部网关协议 EGP:一个自治系统的边界,将路由选择信息传递到另一个自治系统中。目前使用的就是BGP
RIP协议的优缺点:
• RIP 存在的一个问题是当网络出现故障时,要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。
• RIP 协议最大的优点就是实现简单,开销较小。
• RIP 限制了网络的规模,它能使用的最大距离为 15(16 表示不可达)。
• 路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表,因而随着网络规模的扩大,开销也就增加。
RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议,其主要特点:
(1)仅和相邻路由器交换信息。
(3)按固定的时间间隔交换路由信息,例如,每隔30秒。
OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议,其主要特点:
(1)使用洪泛法向本自治系统中所有路由器发送信息。
(2)发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态。
(3)只有当链路状态发生变化时,路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。
BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议,它采用路径向量路由选择协议,其主要特点:
(1)自治系统AS之间的路由选择必须考虑有关策略。
(2)BGP只能力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由,而并非要寻找一条最佳路由
路由表包含什么?
• 网络 ID(Network ID, Network number):就是目标地址的网络 ID。
• 子网掩码(subnet mask):用来判断 IP 所属网络
• 下一跳地址/接口(Next hop / interface):就是数据在发送到目标地址的旅途中下一站的地址。其中 interface 指向 next hop(即为下一个 route)。一个自治系统(AS, Autonomous system)中的 route 应该包含区域内所有的子网络,而默认网关(Network id: 0.0.0.0, Netmask: 0.0.0.0)指向自治系统的出口。