网络层：CIDR（构成超网）、ICMP（网际控制报文协议）

网络层：CIDR（构成超网）、ICMP（网际控制报文协议）

在介绍CIDR(Classless Inter-Domain Routing)之前，回顾IP地址的编制方法的三个历史阶段：
（1）分类的IP地址；
（2）子网的划分（子网掩码）
（3）构成超网（CIDR）

思考：为什么已有子网划分还需要无分类编制（CIDR）？
（1）子网划分仍存在一部分IP地址浪费（网络号位数相同的子网的主机规模相等）
（2）主干网上路由表中项目数急剧增加
如果照此发展，IP地址很快就会分配完

在变长子网掩码VLSM（Variable Length Subnet Mask）基础上提出无分类编制方法----正式名字：无分类域间路由选择器(Classless Inter-Domain Routing)

CIDR主要特点：

1. 消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念
2. 使用各种长度的网络前缀(network-prefix)****来代替分类地址中的网络号和子网号
3. IP地址从三级编址(使用子网掩码)又回到了两级编址；
4. 无分类的两级编址: IP地址 ::={ <网络前缀>，<主机号> }
5. CIDR地址块:网络前缀都相同的连续的IP地址

CIDR记法：
(1) “斜线记法” 例:128.14.47.25/15----斜线后面数值表示网络前缀的位数
(2) 把点分十进制中低位连续的0省略 例: 10.0.0.0/10简写为10/10
(3) 在网络前缀的后面加一个星号* 如: 0000101000* ----星号表示IP地址中的主机号,可以是任意值

CIDR地址块：网络前缀都相同的连续的IP地址
我们只要知道CIDR地址块中任意一个地址，就可以知道地址块的起始地址（即最小地址）、最大地址和地址块中的地址数。
例：
已知地址块中某一地址128.14.35.7/20（10000000 00001110 00100011 00000111）
那么该地址块包含2^12个地址数
最小地址：128.14.32.0（10000000 00001110 00100000 00000000）
最大地址：128.14.47.255（10000000 00001110 00101111 11111111）
注：
一般不使用主机号全0和全1的地址，但不用不代表不存在，故这里加上这两个地址
通常用地址块中最小地址和网络前缀的位数指明这个地址块 128.14.32.0/20，也简称为“/20地址块”

地址掩码：由一组1和一组0组成，1的个数为网络前缀的个数
如128.14.32.0/20 掩码为：11111111 11111111 11110000 00000000
斜线记法中，斜线后面的数字为地址掩码中1的个数

路由聚合（构成超网）：一个CIDR地址块中有很多地址，所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的地址，使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类的很多个路由
如:/13地址块相当于8个B类或2^11个C类地址
只要网络前缀少于24位（C类网络号位数）就可构成超网———网络前缀缩短可构成超网

最长前缀匹配（最长匹配/最佳匹配）：
路由表每一条项目：“网络前缀” 和 “下一跳”
由于在查路由表时可能会得到不止一个匹配结果，所以从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由
例：
收到的分组IP地址为D=206.0.71.130
路由表：

网络前缀	下一跳
206.0.68.0/22	1
206.0.71.128/25	2

查找路由表中第一个项目：掩码M=11111111 11111111 11111100 00000000
D AND M 得206.0.68.0/22 匹配成功
查找路由表中第二个项目：掩码M=11111111 11111111 11111111 10000000
同理D AND M 得206.0.71.128/25 匹配成功
由最长前缀匹配 下一跳为2

固定子网分配IP地址与CIDR地址块分配IP地址的区别：前者分配的IP地址规模相同，后者可根据实际情况分配规模不等的IP地址

ICMP（网际控制报文协议）
IP层（网络层）的协议包括：
（1）网际协议IP
（2）地址解析协议ARP（Address Resolution Protocol）
（3）网际控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）
（4）网际组管理协议IGMP（Internet Group Management Protocol）

网络层向上只提供简单灵活、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务（不可靠传输）
ICMP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

注意：虽然ICMP报文作为IP层数据报的数据，但ICMP仍然是IP层的协议

ICMP报文的种类
（1）ICMP差错报告报文
（2）ICMP询问报文

ICMP差错报告报文有五种：
（1）终点不可达
（2）源点抑制
（3）时间超过
（4）参数问题
（5）改变路由（重定向）

不应发送ICMP差错报告报文情况：
（1）对ICMP差错报告报文，不再发送ICMP差错报告报文
（2）对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片，都不发送ICMP差错报告报文
（3）对具有多播地址的数据报，都不发送ICMP差错报告报文
（4）对具有特殊地址（如127.0.0.0或0.0.0.0）的数据报，不发送ICMP差错报告报文

ICMP询问报文有两种：
（1）回送请求和回答
（2）时间戳请求和回答

ICMP的应用举例：
（1）分组网间探测PING (Packet InterNet Groper)，用来测试两台主机之间的连通性
PING使用了ICMP回送请求与回送回答报文
PING是应用层直接使用网络层ICMP的一个例子，没有通过运输层的TCP或UDP

（2）traceroute/tracert（UNIX操作系统中为traceroute，Windows操作系统中是tracert），它用来跟踪一个分组从源点到终点的路径
利用IP数据报中TTL字段（跳数）和ICMP时间超过差错报文实现

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