计算机网络网络层

简介: 计算机网络网络层

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。

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