复习cn4 网络 - 锐客网

网络层 (一)网络层的功能
异构网络互联；路由与转发；拥塞控制；
网络层的主要功能就是：异构网络互联，路由选择与转发（路由器的两个功能），拥塞控制。
路由选择：按照分布式算法，动态地改变路由表。
分组转发：路由器根据路由表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。
拥塞控制：因出现过量的分组而引起网络性能下降的现象，严重时会产生网络死锁现象。流量控制是通过抑制发送端发送速率达到，拥塞控制要确保通信子网能够传送数据，是一个全局性问题。拥塞控制方法：开环（事先，静态），闭环控制（动态）。
(二)路由算法
静态路由与动态路由；距离-向量路由算法；链路状态路由算法；层次路由；

路由算法：通过算法得到路由表，路由算法可以分为两大类，静态路由算法（非自适应路由算法）和动态路由算法（自适应路由算法）。

静态路由算法：由网络管理员手工配置路由信息，小型。
动态路由算法：自适应，大型。常见的算法：距离-向量路由算法和链路状态路由算法。

距离-向量路由算法：包含每条路径的目的地（另一结点）和路径的代价（距离）。常见的有RIP算法，16跳，坏消息传得慢。

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可以参考RIP协议路由表生成过程[1].

链路状态路由算法：主要完成任务，主动测试所有邻接结点状态和定期将链路状态传播给所有其他结点，典型算法有OSPF算法。适用于大型网络。
层次路由：因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统，将路由选择协议分为两大类：

自治系统as内部为内部网关协议（IGP），有RIP和OSPF
自治系统间为外部网关协议（EGP），有BGP
OSPF会将一个自治系统再划分为若干区域，使得每个路由器知道在一个区域内如何把分组路由到目的地的细节，但是不知道其他区域的内部结构。

(三)IPv4
IPv4分组；IPv4地址与NAT；子网划分与子网掩码，CIDR，路由聚合，ARP，DHCP与ICMP；
IPv4分组一个IP分组由首部和数据部分组成。
IP分组首部部分首部前一部分长度固定，共20B，记忆秘诀“一种八片的首饰”，图见如下：

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参考IP分组[2]

IP数据报分片一个数据链路层数据报能承载的最大数据量称为最大传送单元（MTU）。因为IP数据报被封装在数据链路层数据报中，因此数据链路层的MTU严格限制着IP数据报的长度。在链路上可能会使用不同的数据链路层协议，所以有不同的MTU，例如以太网的MTU是1500B等。
IPv4地址和NAT IPv4 32bit的IP地址:={<网络号>,<主机号>}。而IP地址根据网络号占用的不同位数分为ABCDE网。主机号全0表示本网络本身，主机号全1表示本网络广播，127.0.0.0为环回自检，故网络中最大主机数往往要减去2，分别是表示本身和广播。子网划分和CIDR都是针对主机号进行划分的，通过分割主机号达到分割子网，采用逐位相与得到网络号。
NAT 私有IP地址10.0.0.0到10.255.255.255（A类），172.16.0.0到172.31.255.255（B类），192.168.0.0到192.168.255.255（C类）。这些私有地址要在公网上访问需要通过NAT路由器使用NAT路由表将本地地址转换成全球地址{本地IP地址:端口}到{全球IP地址:端口}的映射。
ARP，DHCP，ICMP ARP 网络层协议。路由器不仅有多个IP地址，而且也有多个硬件地址。无论网络层使用什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终必须使用硬件地址。
ARP完成IP地址到MAC地址的映射。如果ARP告诉缓存表中无IP到MAC映射，则使用FF-FF-FF-FF-FF-FF（48bit）的MAC地址来广播ARP请求分组。
DHCP 应用层协议，基于UDP。用于给主机动态分配IP地址。
ICMP IP层协议。ICMP有两种类型，ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。常用PING用来测试两台主机间连通性和Traceroute用来跟踪分组经过的路由。
(四)IPv6
IPv6的主要特点；IPv6地址
IPv6由128bit目的地址，数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一，单播：传统点对点（1对1），多播：一点对多点（1台对1组），任播：IPv6新增的一点对一组中的一个。
(五)路由协议
自治系统；域内路由与域间路由；RIP路由协议；OSPF路由协议；BGP路由协议
(六)IP组播
组播的概念；IP组播地址；
(七)移动IP
移动IP的概念；移动IP通信过程；
(八)网络层设备
路由器的组成和功能；路由表与路由转发；
路由表由路由选择算法得出，如下所示：