OSI 网络层（IP报文，路由协议）

网络层组成

IP报文

• 1.版本：ip报文中，版本占了4位，用来表示该协议采用的是那一个版本的ip，相同版本的ip才能进行通信。一般此处的值为4，表示ipv4。

• 2.头长度：该字段用四位表示，表示整个ip包头的长度，其中数的单位是4字节。即二进制数0000-1111（十进制数0-15），其中一个最小长度为0字节，最大长度为60字节。一般来说此处的值为0101，表示头长度为20字节。

• 3.Tos服务字段：该字段用8位表示。该字段一般情况下不使用。

• 4..总长度：该字段表示整个ip报文的长度，单位是1字节。能表示的最大字节为2^16-1=65535字节。不过由于链路层的MTU限制。超过1480字节后就会被分片（以太帧MTU为1500的情况下，除去20字节的包头）

• 5.标识：该字段是ip软件实现的时候自动产生的，该字段的目的不是为了接受方的按序接受而设置的，而是在ip分片以后，用来标识同一片分片的。方便ip分片的重组。

• 6.标志：该字段是与ip分片有关的。其中有三位，但只有两位是有效的，分别为MF，DF，MF。MF标识后面是否还有分片，为1时，表示后面还有分片。DF标识是否能分片，为0表示可以分片。

• 7.片偏移：该字段是与ip分片后，相应的ip片在总的ip片的位置。该字段的单位是8字节。比如，一个长度为4000字节的ip报文，到达路由器。这是超过了链路层的MTU，需要进行分片，4000字节中，20字节为包头，3980字节为数据，需要分成3个ip片（链路层MTU为1500），那么第一个分片的片偏移就是0，表示该分片在3980的第0位开始，第1479位结束。第二个ip片的片偏移为185（1480/8），表示该分片开始的位置在原来ip的第1480位，结束在2959。第三片的片偏移为370（2960/8），表示开始的时候是2960位，结束的时候在3979位。

• 8.TTL：该片表示生存周期，该值占8位。ip分片每经过一个路由器该值减一，它的出现是为了防止路由环路，浪费带宽的问题。比如，该ip在R1路由器发送到R2路由器。R2路由器又发给R1路由器。防止这种循环。window系统默认为128.

• 9.协议：该值标识上层的协议。占8位。其中1，标识ICMP、2标识IGMP、6标识TCP、17标识UDP、89标识OSPF。

• 10校验和：该值是对整个数据包的包头进行的校验。占16位。

• 11.源地址和目的地址。标识发送ip片的源和目的ip，32位

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常见路由协议介绍

常见的路由协议有RIP、IGRP（Cisco私有协议）、EIGRP（Cisco私有协议）、OSPF、IS-IS、BGP等。

RIP、IGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS是内部网关协议(IGP)，适用于单个ISP的统一路由协议的运行，一般由一个ISP运营的网络位于一个AS（自治系统）内，有统一的AS number（自治系统号）。BGP是自治系统间的路由协议，是一种外部网关协议，多用于不同ISP之间交换路由信息，以及大型企业、政府等具有较大规模的私有网络。

RIP

RIP“路由信息协议(Route Information Protocol)”的简写，主要传递路由信息，通过每隔30秒广播一次路由表，维护相邻路由器的位置关系，同时根据收到的路由表信息计算自己的路由表信 息。RIP是一个距离矢量路由协议,最大跳数为16跳,16跳以及超过16跳的网络则认为目标网络不可达。此协议通常用在网络架构较为简单的小型网络环境.现在分为RIPv1和RIPv2两个版本,后者支持VLSM技术以及一系列技术上的改进。RIP的收敛速度较慢。

PS：路由收敛指网络的拓扑结构发生变化后，路由表重新建立到发送再到学习直至稳定，并通告网络中所有相关路由器都得知该变化的过程。也就是网络拓扑变化引起的通过重新计算路由而发现替代路由的行为。

OSPF

OSPF协议是“开放式最短路径优先(Open Shortest Path First)”的缩写，属于链路状态路由协议。OSPF提出了“区域（area）”的概念，每个区域中所有路由器维护着一个相同的链路状态数据库 （LSDB）。区域又分为骨干区域（骨干区域的编号必须为0）和非骨干区域（非0编号区域），如果一个运行OSPF的网络只存在单一区域，则该区域可以是 骨干区域或者非骨干区域。如果该网络存在多个区域，那么必须存在骨干区域，并且所有非骨干区域必须和骨干区域直接相连。OSPF利用所维护的链路状态数据 库，通过最短生成树算法（SPF算法）计算得到路由表。OSPF的收敛速度较快。由于其特有的开放性以及良好的扩展性，目前OSPF协议在各种网络中广泛部署。

OSPF共有以下5种分组类型：

1、问候（Hello）分组，用来发现和维持邻站的可达性。
2、数据库描述（Database Description）分组，向邻站发出自己链路状态数据库中所有链路状态项目的摘要信息。
3、链路状态请求（Link State Request）分组，像对方请求发送某些链路状态项目的详细信息。
4、链路状态更新（Link State Update）分组，用洪泛法对全网更新链路状态。
5、链路状态确认（Link State Acknowledgment）分组，对链路更新分组的确认。
为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域。下图表示一个自治系统划分为4个区域。每个区域都有一个32位的区域标志符（用点分十进制表示）
当然，一个区域也不能太大，一个区域内的路由器最好不超过200个。

IS-IS

IS-IS协议是Intermediate system to intermediate system（中间系统到中间系统）的缩写，属于链路状态路由协议。标准IS-IS协议是由国际标准化组织制定的ISO/IEC 10589:2002 所定义的，标准IS-IS不适合用于IP网络，因此IETF制 定了适用于IP网络的集成化IS-IS协议（Integrated IS-IS）。和OSPF相同，IS-IS也使用了“区域”的概念，同样也维护着一份链路状态数据库，通过最短生成树算法（SPF）计算出最佳路径。 IS-IS的收敛速度较快。集成化IS-IS协议是ISP骨干网上最常用的IGP协议。

IGRP

IGRP协议是“内部网关路由协议（Interior Gateway Routing Protool）”的缩写，由Cisco于 二十世纪八十年代独立开发，属于Cisco私有协议。IGRP和RIP一样，同属距离矢量路由协议，因此在诸多方面有着相似点，如IGRP也是周期性的广 播路由表，也存在最大跳数（默认为100跳，达到或超过100跳则认为目标网络不可达）。IGRP最大的特点是使用了混合度量值，同时考虑了链路的带宽、 延迟、负载、MTU、可靠性5个方面来计算路由的度量值，而不像其他IGP协议单纯的考虑某一个方面来计算度量值。目前IGRP已经被Cisco独立开发的EIGRP协议所取代，版本号为12.3及其以上的Cisco IOS（Internetwork Operating System）已经不支持该协议，现在已经罕有运行IGRP协议的网络。EIGRP

由于IGRP协议的种种缺陷以及不足，Cisco开发了EIGRP协议（增强型内部网关路由协议）来取代IGRP协议。EIGRP属于高级距离矢量 路由协议（又称混合型路由协议），继承了IGRP的混合度量值，最大特点在于引入了非等价负载均衡技术，并拥有极快的收敛速度。EIGRP协议在 Cisco设备网络环境中广泛部署。

BGP

为了维护各个ISP的独立利益，标准化组织制定了ISP间的路由协议BGP。 BGP是“边界网关协议(Border Gateway Protocol)”的缩写，处理各ISP之间的路由传递。但是BGP运行在相对核心的地位，需要用户对网络的结构有相当的了解，否则可能会造成较大损失

虚拟专用网络VPN

1.虚拟专用网络的功能

在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯。在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。VPN有多种分类方式，主要是按协议进行分类。VPN可通过服务器、硬件、软件等多种方式实现。
★VPN并没有真正使用通信专线，而是在效果上和真正的专线一样。它使用IP隧道技术实现虚拟专用网★

2.根据不同的标准分类

2.1、按VPN的协议分类：
VPN的隧道协议主要有三种，PPTP、L2TP和IPSec，其中PPTP和L2TP协议工作在OSI模型的第二层，又称为二层隧道协议；IPSec是第三层隧道协议。
2.2、按VPN的应用分类：
（1）Access VPN（远程接入VPN）：客户端到网关，使用公网作为骨干网在设备之间传输VPN数据流量；
（2）Intranet VPN（内联网VPN）：网关到网关，通过公司的网络架构连接来自同公司的资源；
（3）Extranet VPN（外联网VPN）：与合作伙伴企业网构成Extranet，将一个公司与另一个公司的资源进行连接。
2.3、按所用的设备类型进行分类：
网络设备提供商针对不同客户的需求，开发出不同的VPN网络设备，主要为交换机、路由器和防火墙：
（1）路由器式VPN：路由器式VPN部署较容易，只要在路由器上添加VPN服务即可；
（2）交换机式VPN：主要应用于连接用户较少的VPN网络；
（3）防火墙式VPN：防火墙式VPN是最常见的一种VPN的实现方式，许多厂商都提供这种配置类型
2.4．按照实现原理划分：
（1）重叠VPN：此VPN需要用户自己建立端节点之间的VPN链路，主要包括：GRE、L2TP、IPSec等众多技术。
（2）对等VPN：由网络运营商在主干网上完成VPN通道的建立，主要包括MPLS、VPN技术。

3.常用VPN技术

3.1 MPLS VPN是一种基于MPLS技术的IP VPN，是在网络路由和交换设备上应用MPLS（Multiprotocol Label Switching，多协议标记交换）技术，简化核心路由器的路由选择方式，利用结合传统路由技术的标记交换实现的IP虚拟专用网络（IP VPN）。MPLS优势在于将二层交换和三层路由技术结合起来，在解决VPN、服务分类和流量工程这些IP网络的重大问题时具有很优异的表现。因此，MPLS VPN在解决企业互连、提供各种新业务方面也越来越被运营商看好，成为在IP网络运营商提供增值业务的重要手段。MPLS VPN又可分为二层MPLS VPN（即MPLS L2 VPN）和三层MPLS VPN（即MPLS L3 VPN）。
3.2 SSL VPN是以HTTPS（Secure HTTP，安全的HTTP，即支持SSL的HTTP协议）为基础的VPN技术，工作在传输层和应用层之间。SSL VPN充分利用了SSL协议提供的基于证书的身份认证、数据加密和消息完整性验证机制，可以为应用层之间的通信建立安全连接。SSL VPN广泛应用于基于Web的远程安全接入，为用户远程访问公司内部网络提供了安全保证。
3.3 IPSec VPN是基于IPSec协议的VPN技术，由IPSec协议提供隧道安全保障。IPSec是一种由IETF设计的端到端的确保基于IP通讯的数据安全性的机制。它为Internet上传输的数据提供了高质量的、可互操作的、基于密码学的安全保证。