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期末复习-计算机网络

目录

第四章:网络层

1. 虚电路服务和数据报服务的对比

2. 分类的 IP 地址

3. IP 地址与硬件地址,地址解析协议 ARP

4. IP 数据报的格式  

5. IP 层转发分组的流程

6. 划分子网(子网掩码、划分子网、使用子网时分组的转发)

7. 无分类域间路由 CIDR

8. 网际控制报文协议(ICMP)

9. 路由选择协议(静态和动态路由选择、内部网关协议、外部网关协议、路由器的构成)

10. IPv6(IPv6 和 IPv4 的对比)

11. 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT


第四章:网络层

1. 虚电路服务和数据报服务的对比

虚电路服务:只是一条逻辑上的连接,分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送,并不是真正建立了一条物理连接。
数据报服务:网络在发送分组时不需要先建立连接,不进行编号,向其上层只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务

2. 分类的 IP 地址

互联网上的每台主机(或路由器)的每个接口分配一个在全世界唯一的 IP 地址。
IP地址由网络地址和主机地址两部分组成。

 

3. IP 地址与硬件地址,地址解析协议 ARP

IP地址:
  •         虚拟地址、软件地址、逻辑地址
  •         网络层和以上各层使用
  •         放在IP数据部的首部

MAC地址:

  • 固化在网卡上的ROM中
  • 硬件地址、物理地址
  • 数据链路层使用
  • 放在MAC帧的首部

地址解析协议ARP 

 

 

 如果两台主机不在同一个局域网怎么办?→ppt79页

使用 ARP 的四种典型情况:

1.发送方是主机,要把 IP 数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。

2.发送方是主机,要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。

3.发送方是路由器,要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。

4.发送方是路由器,要把 IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上另一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。

4. IP 数据报的格式  

 

 

版本——占 4 位,指 IP 协议的版本。 目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)。

首部长度——占 4 位,可表示的最大数值 是 15 个单位(一个单位为 4 字节), 因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节。 

区分服务——占 8 位,用来获得更好的服务。 只有在使用区分服务(DiffServ)时,这个字段才起作用。 在一般的情况下都不使用这个字段

总长度——占 16 位,指首部和数据之和的长度, 单位为字节,因此数据报的最大长度为 65535 字节。 总长度必须不超过最大传送单元 MTU。

标识 (identification) ——占 16 位, 它是一个计数器,用来产生 IP 数据报的标识。

标志(flag) ——占 3 位,目前只有前两位有意义。
标志字段的最低位是 MF (More Fragment)。 MF=1 表示后面还有分片,MF=0 表示最后一个分片。
标志字段中间的一位是 DF (Don't Fragment) 。 只有当 DF=0 时才允许分片。

片偏移——占 13 位,指出:较长的分组在分片后 某片在原分组中的相对位置。 片偏移以 8 个字节为偏移单位。

生存时间——占 8 位,记为 TTL (Time To Live), 指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。

协议——占 8 位,指出此数据报携带的数据使用何种协议, 以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给那个处理过程

首部检验和——占 16 位,只检验数据报的首部, 不检验数据部分。这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。

源地址和目的地址都各占 32 位。

5. IP 层转发分组的流程

分组在互联网中是逐跳转发的。

基于终点的转发:基于分组首部中的目的地址传送和转发。

6. 划分子网(子网掩码、划分子网、使用子网时分组的转发)

 

 

7. 无分类域间路由 CIDR

 

 

8. 网际控制报文协议(ICMP)

ICMP (Internet Control Message Protocol) 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。它主要用于在IP主机和路由器之间传递控制消息,报告网络通信中的各种问题

ICMP 是互联网的标准协议

但 ICMP 不是高层协议,而是 IP 层的协议。

9. 路由选择协议(静态和动态路由选择、内部网关协议、外部网关协议、路由器的构成)

 

OSPF 工作过程 

1,确定邻站可达。

  • 相邻路由器每隔 10 秒钟要交换一次问候分组。
  • 若有 40 秒钟没有收到某个相邻路由器发来的问候分组,则可认为该相邻路由器是不可达的。

2,同步链路状态数据库。

  • 同步:指不同路由器的链路状态数据库的内容是一样的。
  • 两个同步的路由器叫做完全邻接的 (fully adjacent) 路由器。

3,更新链路状态。 

  • 当链路状态发生变化,路由器采用洪泛法向全网更新链路状态。
  • 每个一段时间刷新链路状态。

 

10. IPv6(IPv6 和 IPv4 的对比)

特性IPv4IPv6
地址空间约43亿个地址(2^32)约3.4 x 10^38个地址(2^128)
地址表示点分十进制(例如:192.168.1.1)冒号分隔的十六进制(例如:2001:db8::1)
路由效率较低,由于地址分类和子网划分较高,地址分配更灵活,减少路由表大小
配置通常需要手动配置或使用DHCP自动获取支持无状态地址自动配置(SLAAC)
安全性非设计部分,通常需要额外的安全协议如IPSec内置IPSec支持
头部格式复杂,包含多个可选字段简化,减少处理时间
扩展性有限,地址耗尽问题严重考虑了扩展性,支持更多服务和协议
兼容性大多数现有网络设备和软件都支持新设备和软件支持,但兼容性仍是挑战
过渡机制不需要特别的过渡机制需要过渡技术,如隧道技术(6to4、ISATAP、Teredo)和双栈部署

11. 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT

虚拟专用网(VPN,Virtual Private Network)是一种常用于连接中大型企业或团体内部网络的技术,它允许远程用户和分支机构通过一个公共网络(通常是互联网)以一种安全的方式访问企业内部网络资源。VPN的主要目的是提供一种加密的、安全的连接方式,使得数据传输过程中的隐私和完整性得到保护。

 

 

 


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