前言
- 网络层的知识点非常繁多，本文仅是基于《计算机网络 自顶向下》而总结的一些重点知识点，如果想要详细了解网络层的知识，可以看下《自顶向下》
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学习导图：
学习导图
对于互联网的网络层来说，其提供的服务非常简单，包括：
- 转发
- 路由选择
网络层可能提供的服务
网络服务模型：
- 确保交付
- 保证延迟的确保交付
- 有序交付
- 确保最小带宽
- 确保最大时延抖动
- 安全性服务
那么 IP 协议提供以上哪些服务呢？
答案就是：一个也不提供
- 不 确保交付
- 不 保证延迟的确保交付
- 不 有序交付
- 不 确保最小带宽
- 不 确保最大时延抖动
- 没有 安全性服务
数据报网络
IP 协议构建的网络就属于数据报网络
特点：
- 无需建立连接，维持状态信息
- 使用转发表决定分组输出端口
- 通过最长前缀匹配原则进行查询转发表
路由器工作原理
- 输入端口 ：从物理层接收数据，拆封分组、查看相应协议层头部，查询转发表放进发送队列
- 交换结构 ： 负责发送队列到输出队列的运输
- 输出端口 ：拿到输出队列的数据，然后封上相应协议层的头部，送给物理层
- 路由选择处理器 ： 负责执行路由选择，更新转发表，以及一些控制功能
网络层的三个主要组件
IP 协议
IPV4 数据报格式
IPV4数据报
- 版本：规定了
IP协议版本 - 首部长度
- 服务类型：区分不同类型的
IP数据报 - 数据报长度
- 标识、标志、片偏移：用于
IP数据报分片 - 寿命：一个数据报可以被路由处理的次数
- 协议：用于
IP的多路复用和分解，即应将数据交付给上层的那个协议，TCP还是UDP - 首部检验和
- 源和目的
IP地址 - 选项：用于扩展
IP首部 - 数据
IPV4 编址
-
总长度为
32位 -
一般以
8位一组 -
子网：具有相同的前半部分地址的一组
IP地址构成的网络 -
编址方案：
- 无类别域间路由选择
- 分类编址
IPv4 和 IPv6 的区别
1. 扩展了寻址能力。
V6 有 128位地址，v4只有32位。相当于扩展了4倍。
2. 报头格式简化
V6 相对于 V4来说，报头简化了很多
3. 对可选项更大的支持
V6 在 V4 的基础上，支持更多可选项操作，比如 对 IP层安全支持，对IP层漫游支持等功能。
4. 支持自动配置
IPv6节点通过 地址自动配置 来获得 V6地址 和网关地址，
5. 身份验证和保密
v6中加入了身份验证、数据一致性等保密性内容
6. 允许继续扩充协议
新的应用扩展也是在 V6 中支持的。
DHCP
是一种用于自动分配 IP 地址且即插即用的协议，使用 UDP 作为运输层服务
对于一个新加入网络的电脑：
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-
DHCP服务器发现。通过设置源IP地址为0.0.0.0，且目的IP地址为255.255.255.255的UDP分组，在网络中广播 -
DHCP服务器提供。DHCP监听到广播，使用一个DHCP提供报文 向客户作出响应 (继续以广播的形式发出，因为此时客户依旧没有自己的IP地址) -
DHCP请求。客户得到响应后，发送一个DHCP请求报文，回显响应的配置参数 -
DHCP ACK。服务器回应一个DHCP ACK报文，响应客户的请求报文
NAT
从目的来说，NAT 技术使得多台电脑可以通过一个公共 IP 上网，且不发生冲突。
其行文的核心在于，从路由器 (具备公共 IP 的设备) 拦截所有的分组，修改其 IP 地址和端口，并记录这种修改产生相应的映射，发送修改后的分组，接收时执行相反的步骤。
路由选择算法
分类
全局还是分散：
- 全局式路由选择算法 (链路状态算法)
- 需要事先知道网络总体的分布图
- 分散式路由选择算法 (距离向量算法)：
- 无需知道网络总体的分布图
动态还是静态：
- 静态路由选择
- 动态路由选择
是否负载敏感：
- 负载敏感算法
- 负载迟钝算法
因特网控制报文协议 (ICMP)
- 用于主机和路由器彼此沟通信息
- 最典型的用途是差错报告
- 构建于
IP协议之上 (因为其报文位于为IP数据报的数据字段)
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本文参考链接：
-
《计算机网络-自顶向下方法》
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