计网学习笔记（5）- 网络层

虚电路服务

虚电路表示这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，而并不是真正建立了一条物理连接。请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。

数据报服务

网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。

网际协议IP

中间设备

IP数据报

分类IP地址

一个 IP 地址在整个互联网范围内是唯一的。

• A类地址可指派的网络号为2的7次方-2，因为网络号全0表示本网络，网络号127(01111111)保留作为本地软件环回测试。
• B类地址则为2的14次方-1，因为128.0.0.0是不指派的，最小指派网络地址为128.1.0.0
• C类地址则为2的21次方-1，因为192.0.0.0是不指派的，最小指派网络地址为192.0.1.0

A类、B类、C类地址可指派的主机数都是2的n次方减2，因为全0和全1的主机号不能用，主机号全0表示本主机连接的单个网络地址，主机号全1表示该网络上的所有主机。

IP地址的特点

(1) IP 地址是一种分等级的地址结构。
(2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。
(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。
(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

点分十进制

IP 地址与硬件地址

IP 地址与硬件地址是不同的地址。从层次的角度看

• 硬件地址（或物理地址）是数据链路层和物理层使用的地址。
• IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（称 IP 地址是逻辑地址是因为 IP 地址是用软件实现的）。
  

ARP地址解析协议

知道IP地址找出MAC地址

• 为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 请求分组。

• 当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方便了。

  
  

路由器分组转发算法

在路由表中设置一条默认路由，目标地址应为 0.0.0.0 ，子网掩码应为0.0.0.0.

关于路由表

划分子网

划分子网增加了灵活性，但却减少了能够连接在网络上的主机总数。

子网掩码

子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。

• 路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路由器。
• 路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。

• 若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码。

  
  
  
  
  效果不同指：子网号位数不同

在划分子网情况下路由器转发分组的算法

无分类编址CIDR

全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。

路由聚合

一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。
路由聚合有利于减少路由器之间的路由选择信息的交换，从而提高了整个互联网的性能。路由聚合也称为构成超网 (supernetting)。

CIDR 虽然不使用子网了，但仍然使用“掩码”这一名词（但不叫子网掩码）。对于 /20 地址块，它的掩码是 20 个连续的 1。 斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。

最长前缀匹配

使用 CIDR 时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。 应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体 (more specific) 。最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配。

ICMP 差错报告报文共有 4 种

• 终点不可达
• 时间超过
• 参数问题
• 改变路由（重定向）(Redirect)

ICMP 询问报文有两种

• 回送请求和回答报文
• 时间戳请求和回答报文

PING (Packet InterNet Groper)

• PING 用来测试两个主机之间的连通性。
• 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 的例子，它没有通过运输层的 TCP 或UDP。

Traceroute

• 用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。
• 它利用 IP 数据报中的 TTL 字段和 ICMP 时间超过差错报告报文实现对从源点到终点的路径的跟踪。