計算機網路(五)

2021-10-05 16:54:53 字數 4469 閱讀 7820

1、網路層三大功能

(1)**

將分組從乙個輸入鏈路介面轉移到適當的輸出鏈路介面的路由器本地動作

路由器通過以分組首部欄位的值為索引,在**表中查詢輸出鏈路介面

(2)路由選擇

決定分組從源到目的地所採取的端到端路徑,是網路範圍內的過程

路由器接收集中式/分布式產生的路由選擇協議報文,用於配置**表

(3)連線建立

源到目的地沿著所選路徑彼此握手,以便在分組流動之前建立起狀態

2、路由器:基於網路層欄位中的值做**決定

鏈路層交換機:基於鏈路層欄位中的值做**決定

3、網路服務模型

定義了分組在傳送與接收端系統之間的端到端運輸特性

網際網路網路服務模型只提供盡力而為的服務

1、虛電路網路:在網路層提供連線服務(ack、幀中繼)

資料報網路:在網路層提供無連線服務(ip)

2、虛電路組成

(1)源和目的主機之間的路徑(一系列鏈路和路由器)

(2)沿著該路徑每段鏈路的vc號(每條鏈路的vc號可能不同)

(3)沿著該路徑的每台路由器的**表(建立一條虛電路增加響應表項)

3、使用不同vc號的原因

(1)減少了在分組首部中vc欄位的長度

(2)不同路由器不同舊vc號進行協商,簡化了虛電路的建立

4、虛電路三階段

(1)虛電路建立:決定路徑、為鏈路分配vc號、填寫**表、預留路徑資源

(2)資料傳送:基於入介面與入vc號決定出介面與出vc號

(3)虛電路拆除:刪除路徑路由中的**表

5、信令報文:端系統、路由器之間傳遞的用於建立虛電路的報文

信令協議:交換信令報文的協議

6、路由**表1、路由器組成

(1)路由器**平面:用硬體實現

輸入埠:將一條輸入的物理鏈路與路由器相連線,與位於入鏈路遠端的資料鏈路層互動,查詢**表決定路由器的輸出埠

交換結構:連線路由器的輸入埠和輸出埠

輸出埠:類似輸入埠

(2)路由器控制平面:用軟體實現

路由選擇處理器:執行路由選擇協議

維護路由選擇表以及連線的鏈路狀態資訊

為路由表計算**表

執行網路管理

2、影子副本

路由選擇處理器將**表副本存放在每個埠,避免集中式處理

3、線路前部阻塞

輸入佇列中排隊的分組必須等待其前面正在等待的分組被傳送

4、交換結構

(1)經記憶體交換:分組從輸入埠複製到記憶體,再複製到輸出埠快取

(2)經匯流排交換:分組通過匯流排發往所有輸出埠,只有特定輸出埠能儲存

(3)縱橫式交換:能並行**具有不同輸入與輸出端的分組

1、網際網路網路層三元件

(1)ip協議:網路層主要協議

(2)路由選擇協議:用於計算**表

(3)icmp協議:網際網路控制報文協議,用於網際網路的網路層差錯和資訊報告

2、ipv4資料報格式(首部通常為20位元組)

(1)版本號:規定ip協議版本,以便讓路由器確定如何解釋剩餘部分

(2)首部長度:以32bits為單位

(3)服務型別:區分不同型別的ip資料報

(4)資料報長度:首部加上資料的長度,以位元組為單位

(5)標識:傳送主機給它傳送的每個資料報的標識號加一

(6)標誌:指示某分片是否是資料報的最後一片,0則是,1則不是

(7)片偏移:確保目的主機按正確的順序重新組裝片

(8)壽命:還能經過的路由跳數,為0時該資料報必須被丟棄

(9)上層協議:指示ip資料報的資料部分應該交給哪個運輸層協議

(10)首部檢驗和:以2位元組為單位,相加求和,每台路由器都要重新計算該值

(11)源ip位址

(12)目的ip位址

(13)選項:允許ip首部擴充套件(ipv6中已刪去)

(14)資料

3、最大傳送單元mtu

鏈路層幀能承載的最大資料量

4、ip資料報大於mtu時,路由器將其拆分成片,最終全部在端系統重新組裝

5、分片的過程

(1)標識號不變

(2)標識號只有最後一片為0,其餘為1

(3)片偏移指示前面資料量大小,以8位元組為單位

6、介面

主機/路由器與鏈路之間的邊界,主機只有乙個,路由器有多個

7、ip位址

與介面相關聯,具有全球唯一性(nat後面的介面除外)

8、子網9、網際網路的位址分配策略為無類別域間路由選擇cidr

10、使用單個網路字首通告多個網路的能力為位址聚合、路由聚合、路由摘要

12、動態主機配置協議dhcp

dhcp伺服器發現:新加入的主機用廣播位址傳送dhcp發現報文

dhcp伺服器提供:伺服器響應以廣播位址傳送dhcp提供報文回饋相關資訊

dhcp請求:客戶選擇配置引數後向選中的伺服器傳送dhcp請求報文

dhcp ack:伺服器用dhcp ack報文確認

13、保留位址空間

(1)10.0.0.0/8

(2)172.16.0.0/12

(3)192.168.0.0/16

14、網路位址轉換nat

(1)將來自nat背後的(源ip位址、埠號)對映成nat面向廣域網的(nat的ip位址、新埠號),即通過使用虛擬埠號的輔助,來擴充套件定址能力;通用即插即用upnp協議是一種允許主機發現並配置鄰近nat的協議

(2)反對nat的理由

埠號是用於程序編址的,而不是用於主機編址的

路由器通常僅應當處理網路層分組

違反了端到端原則,即結點不應介入主機與主機的直接對話

應使用ipv6來解決ip位址短缺問題

(3)ipv6資料報格式

版本號

流量型別:類似ipv4服務型別字段

流標籤:用於標識一條資料報的流

有效再荷長度:有效載荷的位元組數

跳限制:類似ipv4的ttl

資料

(4)ipv6特性

將位址容量從32bits擴充套件到了128bit

不允許中間路由器進行分片,資料報太大時直接丟棄,告知端系統分片

不再計算首部檢驗和

不再顯式包含選項,而將其轉移到下乙個首部指出的位置上

(5)ipv4向ipv6的遷移

雙棧、建隧道

15、路由選擇演算法

(1)預設路由器:與主機相連線的第一跳路由器

源路由器:源主機的預設路由器

目的路由器:目的主機的預設路由器

(2)全域性式路由選擇演算法:具有全域性狀態資訊,也叫鏈路狀態演算法

分布式路由選擇演算法:沒有結點擁有關於所有網路鏈路費用的完整資訊

靜態路由選擇演算法:路由隨時間流逝變化緩慢

動態路由選擇演算法:周期性地執行或直接響應拓撲或鏈路費用地變化

負載敏感演算法:鏈路費用會動態變化以反映出底層鏈路的當前擁塞水平

負載遲鈍演算法:鏈路費用不明顯地反映其當前擁塞水平

(3)鏈路狀態ls演算法:即dijkstra演算法

(4)距離向量dv演算法:即bellman-ford演算法

每個結點都維護它自身到所有目的地地費用地估計值,作為距離向量

每個結點都儲存其所有鄰居的距離向量的最新副本

每次收到鄰居點或相鄰邊代價變化時,檢查自身是否可以更新

若自身成功更新,則將更新後的距離向量傳送給鄰居以供其儲存

可以通過增加毒性逆轉來解決2個結點的無窮計數問題

(5)鏈路狀態ls演算法 與 距離向量dv演算法 的對比

報文複雜性:ls演算法每個結點向所有結點傳送報文,dv演算法只在相鄰結點之間交換報文

收斂速度:ls演算法相較而言收斂較快,dv演算法收斂較慢、且在收斂時會遇到路由選擇環路問題

健壯性:ls演算法的計算在某種程度上是分離的,提供了一定的健壯性;dv演算法中乙個不正確的結點的計算值會影響到整個網路

(6)自治系統as:由一組通常處在相同管理控制下的路由器組成

自治系統路由選擇協議:在乙個自治系統內執行的路由選擇演算法

閘道器路由器:乙個as中負責向其他as**分組的路由器

熱土豆路由選擇:路由器總是選擇乙個可到目的地的as內代價最低的閘道器路由器

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