计算机网络原理知识点汇总 - 第四章 网络层

网络层服务

网络层的主要作用是将网络层数据报从源主机送达目的主机
主要功能包括：
1.转发：分组从输入接口转移到输出接口
2.路由选择：决定分组经过的路由或路径

路由器是指挥源员，依据转发表指挥不同端口进来的数据应该去哪个输出端口。而这个指挥员是通过路由选择协议生成的路由表作为依据判断的。

数据报网络与虚电路网络

数据报网络：按照目的主机的地址进行路由选择的网络（不可靠，效率高，成本低）
特点：
1.无连接;
2.每个分组作为一个独立的数据报进行传送，路径可能不同;
3.分组可能出现乱序和丢失。
虚电路网络在网络层提供面向连接的分组交换服务
特点：
1.建立一条网络层逻辑连接
2.不需要为每条虚电路分配独享资源（区别于电路交换）
3.根据电路号沿虚电路路径按序发送分组。

网络互联与网络互联设备

异构网络互联

异构网络互联：两个网络的通信技术和运行的协议不同
异构网络互联的基本册策略：
1.协议转换
2.构建虚拟互联网络（共同遵守一种高级的路由协议（IP协议））

路由器

输入输出端口

交换结构

网络层拥塞控制

网络拥塞

拥塞：
一种持过载的网络状态，此时用户对网络资源（包括链路带宽、存储空间和处理器处理能力等）的总需求超过了网络固有容量。
原因：
1.缓冲区容量有限
2.传输线路的带宽有限
3.网络结点的处理能力有限
4.网络中某些部分发生了故障

流量感知路由

流量感知路由：
根据网络负载动态调整，将网络流量引导到不同的链路上，均衡网络负载，从而延缓或避免拥塞发生。
解决网络负载的振荡现象;
1.多路径路由
2.缓慢转移流量至另一链路。

准入控制

是一种广泛应用于虚电路网络的拥塞预防技术
基本思想：
对新建虚电路进行审核，如果新建立的虚电路会导致网络变得拥塞，那么拒绝建立该新虚电路。
拥塞状况的量化：
基于平均流量和瞬时流量

流量调节

1.感知拥塞
2.处理拥塞：将拥塞信息通知到其上游结点。
处理方法：
1.抑制分组：给拥塞数据报的源主机返回一个抑制分组。
2.背压：让抑制分组在从拥塞结点到源结点的路径上的每一跳，都发挥抑制作用

负载脱落

负载脱落：路由器主动丢弃某些数据报
如何选择要丢弃的数据报：
1.丢弃新分组：如GBN
2.丢弃老分组：如实时视频流

Internet网络层

IPV4

IP数据报格式

标识：判断这些分片是否属于同一个IP数据报
标志：判断是否为最后一个分片
片偏移：判断各分片的先后顺序

IPV4编址

IPV4中前面叫网络号，后面叫主机号
最高位是0是A类
最高位是10是B类
最高位是110是C类
以此类推
无论是网络号还是主机号全0和全1都不分配

子网划分：

将一个较大的子网划分为多个较小的子网的过程。
较大子网具有较短的网络前缀，较小的子网具有较长的网络前缀。

超网：

将具有较长前缀的相对较小的子网合并为一个具有稍短前缀的相对较大的子网

子网掩码：

用来定义一个子网的网络前缀长度。

子网地址

主机号全0就是子网地址

广播地址

主机号全1就是广播地址
子网地址和广播地址不可分配

分组转发与路由聚合

动态主机配置协议–DHCP

为网络内的主机提供动态IP地址分配服务
1.DHCP服务器发现（主机进行广播，哪台DHCP服务器可以给我一个IP地址阿）
2.DHCP服务器提供（DHCP服务器说我可以给你提供。并且说明可以提供哪个地址）
3.DHCP服务器请求（主机随便挑选一个，并将挑选信息告诉DHCP服务器）
4.DHCP确认（DHCP服务器确认信息）

网络地址转换

网络地址转换NAT ——使用私有地址访问互联网
1.从内网进入互联网的IP数据报：
将其源IP地址替换为NAT服务器拥有的合法的公共IP地址，同时替换源端口号，并将替换关系记录到NAT转换表中
2.从互联网返回的IP数据报：
依据其目的IP地址与目的端口号检索NAT转换表，得到内部私有IP地址与端口号，替换目的IP地址和目的端口号，然后将IP数据报转发到内部网络。

ICMP

互联网控制报文协议（ICMP）
在主机或路由器之间，实现差错信息报告
ICMP差错报告报文共有5种：
终点不可达，源点抑制，时间超时，参数问题，路由重定向
ICMP询问报文：
回声（echo）请求/应答、时间戳请求应答

IPV6

1.解决地址耗尽问题
2.IPV6报文首部长度固定40字节
3.IPV6地址长度128位
4.IPV4到IPV6的迁移：双协议栈、隧道

路由算法与路由协议

链路状态路由选择算法

距离向量路由选择算法

层次化路由选择

实现大规模网络路由选择最有效的、可行的解决方案
划分自治系统：
网关路由器
自治系统间路由协议

Internet路由选择协议

1.内部网关协议
（1）RIP：
基于距离向量路由选择算法，跳数作为距离度量，最大距离不超过十五跳，每秒交换一次距离向量。
（2）OSPF：
基于链路状态路由选择算法
2.外部网关协议：
BGP

本章小结

主要介绍了网络层提供的服务、异构网络互联、拥塞控制、Internet网络层协议和路由算法与路由协议

本章重难点回顾
1.IP协议数据报结构、IP数据报分片、IP地址、子网划分、路由聚合;
2.链路状态路由算法、距离向量路由算法