网络层

需要解决的问题：向运输层提供稳定的服务还是不稳定的服wu 寻址问题 路由选择问题

网络层提供的两种服务

面向连接的虚电路服务

·可靠通信由网络自身来保证

·必须建立网络层链接-虚电路VC

·通信双方沿着已建立的虚电路发送分组

无连接的数据报服务

·可靠通信应由用户主机来保证

·不需要建立网络层链接

·每个分组可以走不同路径

·每个分组首部必须携带目的主机的完整地址

·可能误码 丢失 重复 失序

IPV4地址概述

TCP/IP体系中，IP地址是一个基本概念。

IPv4是每一台主机的每一个接口分配的一个全世界内范围内唯一的32bit的标识符。

ipv4地址为了阅读方便，使用点分十进制表示方法。 000010101111000000000111110101010->10.240.15.170

十进制转二进制，二进制转十进制。

第一个历史阶段-分类编址的ipv4地址

·只有A,B,C类地址可以分配给主机或者路由器的各个接口

·最小网络号0不指派

·第一个可以指派的网络号是1 网络地址为1.0.0.0 最大网络号是127，作为本地环回测试地址 不指派。 最小的本地环回测试地址是127.0.0.1 最大的是127.255.255.254

·最后一个可指派的网络号是126 网络地址为126.0.0.0

·可以指派的网络数量是126个 每个网络可以分配的 IP地址数量为2^24-2

B类地址：

·最小网络号是128.0 网络地址是128.0.0.0

·最大网络号是191.255 网络地址是191.255.0.0

·可以指派的网络数量为2^14=16384个

·每个B类网络中可以分配的IP地址数量为2^16-2。要去掉全0网络地址和全1广播地址。

C类地址

·首部固定为110，最小网络号是192.0.0 网络地址是192.0.0.0

·最大网络号是223.255.255 网络地址是223.255.255.0

·可指派的网络号是2^21

·每个C类地址可以分配254台主机

·0.0.0.0只能作为源地址使用 127开头且后面三个字节非全0或1的地址是一类特殊的ip地址，可以作为源地址使用也可以作为目的地址使用。 255.255.255.255是一个特殊的ip地址 只能作为目的地址使用

划分子网的ip地址

从主机号借用一部分作为子网号。

32bit的子网掩码可以表明分类IP地址的之际好部分被借用了几位作为子网号。

·子网掩码使用连续的bit1作为网络号，用bit0表示对应的主机号。将ip地址和对应的子网掩码进行逻辑与运算就可以得到ip地址所在子网的网络地址。

··例子：218.75.230.0 子网掩码为255.255.255.128对其进行划分，可以到的2个划分子网，以及126个每个子网可分配地址数量(去全0和全1)

··使用255.255.255.192对上述进行划分，那么会出现4个划分子网，以及62个每个子网可分配地址数量

无分类编址的ip地址

无分类域间路由选择CIDR 使用斜线记法 在IPv4地址后面加上斜线，斜线后面加上网络前缀所占的bit数量。

比如：128.14.35.7/20->网络前缀占用的比特数量:20 主机编号占用的bit数量 12

·128.14.35.7/20的全部细节： 最小地址128.14.00100000.00000000 最大地址128.14.00101111.11111111 地址数量为2^12 聚合C类网数量 2^12/28 地址掩码255.255.240.0(前20bit为1)

·206.0.64.8/18的全部细节: 最小地址206.0.01000000.00000000->206.0.64.0 最大地址206.0.127.255 地址数量为2^14 聚合C类网数量2^6 地址掩码 255.255.192.0

路由聚合(构造超网)

ipv4地址的应用规划

此部分举例说明：

定长：子网掩码长度固定

变长：不固定

变长如何分配？一个有9个ip地址需求的网络，分配log9上去整个主机位 就是4

ip数据报发送和转发过程

对于间接交付，首先应当交付给路由器。

路由器的过程：检查ip数据报首部是否出错，若出错，直接丢弃。根据IP数据包的目的地址在路由表中查找匹配的条目，如果找到，那么转发给条目中指示的下一跳。如果找不到，那么丢弃

广播数据报不会转发

静态路由配置 路由环路问题

静态路由配置：用户或者网络管理员使用路由器的相关命令给路由器人工配置路由表。

默认路由：目的网络是0.0.0.0/0 下一跳就是默认跳

特定主机路由：192.168.2.1/32 网络前缀最长，路由最具体 规定下一跳

为了防止ip数据报在路由环路中永久兜圈，有生存时间TTL字段来保证路由器被超过一定时间就被丢弃。

黑洞路由：下一跳为null0，目的是为了防止聚合了不存在的网络而导致路由环路。

路由选择协议

internet特点：自适应，分布式，分层次。

分层次：协议分为内部网关协议IGP（等价于内部路由协议IRP）外部网关协议EGP(ERP)。各个自治系统AS内部的IGP和其他自治系统不同。

RIP的基本工作原理

RIP要求自治系统内每一个路由器都要维护从他自己到系统内其他每一个网络的距离记录，这是一组距离，称为距离向量D-V。

RIP使用跳数作为度量来衡量到目的网络的距离

路由器到直连网络的距离定义为1 路由器到非之恋网络的距离定义为所经过的路由器+1 允许一条路径最多只能包含15个路由器。距离等于16时相当于不可达。

RIP认为好的路由就是距离短的路由。也就是通过路由器数量最少的路由。

当到达同一目的网络有多条距离相等的路由时，可以进行等价负载均衡。

RIP包含以下三个要点

仅仅和相邻路由器交换消息

和自己的路由表交换信息

周期性交换信息

RIP的路由条目更新：

等价负载均衡：通信量均匀分布到多条等价路由上

/当到达同一目的网络有多条距离相等的路由时，可以进行等价负载均衡。/

图中的路由表应该更新为

RIP存在坏消息传播得慢的问题

16表示不可达

开放最短路径优先OSPF协议的基本工作原理

开放表示公开发表

最短路径优先是使用了SPF

OSPF基于链路状态 而不是基于距离向量

OSPF路由器之间通过问候分组 建立和维护邻居关系。封装在IP数据报中，发往组播地址224.0.0.5

发送周期为10s，若40s未收到邻居的hello分组，那么认为邻居不可达。