计算机网络第四章网络层复习笔记

网络层

1. 网络层向上提供的两种服务，试比较其优点

• 虚电路服务
  • 面向连接、分组交换、存储转发
  • 可靠性放在网络层
  • 优点：
    • 每个分组不需要独立路由、传递数据速率很快
    • 不会出现乱序、面向连接数据传输很快
  • 缺点
    • 成本高
    • 残存性差
• 数据报服务
  • 无连接、独立路由、不可靠交付
  • 可靠性放在上一层
  • 优点：
    • 有很好的残存性
    • 简单成本低
    • 灵活、能适应多种应用
  • 缺点：
    • 分组可能出错、丢失、重复和失序（不可靠）

2. IP地址组成

• 网络号
• 主机号

3. 路由聚合

• 将多个地址块进行合并、以减少路由项目，简化路由表

• 目的：减少路由表查表时间

4. ARP工作原理

• ARP——地址解析协议

• 存放IP地址到MAC地址的映射表，ARP查找IP地址对应的MAC地址，若映射表中已有则取出，若没有则在本局域网上发送一个广播——ARP请求分组，目的主机收到后向源主机发送单播ARP相应分组

• 注：ARP分组封装在以太网帧中传输

5. IP首部长度

• 最大值为60字节
• 固定长度20字节

6. IP数据报分片

• 分的是数据部分、分个片段标识号一样

7. 分组转发流程

• 路由器接收一个IP数据报，首先读取目的IP地址，查找路由表是否匹配，若匹配则转到下一跳，若不匹配则转到默认路由，若无默认路由则丢弃
• 使用CIDR，使用最长前缀匹配原则

8. 二叉线索查找路由表

• 为简化二叉线索的结构，可以使用唯一前缀来构造二叉线索

9. ICMP

• 网际控制报文协议

• 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

• 种类：

  • 差错报告报文
  • 询问报文

10. 不发送ICMP差错报告报文的情况

• 对ICMP差错报告报文不再发送
• 对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片
• 对具有多播地址的数据报
• 对具有特殊地址（127.0.0.0/0.0.0.0）的数据报

11. PING

• 测试两个主机之间的连通性
• 使用了ICMP回送请求与回送回答报文
• 属于应用层直接使用网络层ICMP，没有通过运输层的TCP或UDP

12. AS

• 自治系统

13. 两大路由选择协议

• 内部网关协议IGP
  • RIP
    • 基于距离向量的路由选择协议
    • 一条路径最多包含15个路由器
    • 只适用于小型互联网
    • 按固定的时间间隔交换里有信息
    • 仅和相邻路由器交换路由信息
    • 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息
    • 优点：实现简单、开销小
    • 缺点：没有负载均衡、限制网络规模、网络规模扩大开销大
    • 好消息传播快、坏消息传播慢
  • OSPF
    • 使用Dijkstra算法
    • 优点：更新过程快、多种度量、适合大型互联网、多路径负载平衡
    • 使用洪泛法向AS中所有路由器发送信息
    • 可用于较大规模网络中
• 外部网关协议EGP
  • BGP
    • BGP协议不仅运行在自制系统之间，还要运行在自治系统内部

14. OSPF RIP BGP封装问题

• OSPF封装在IP中
• RIP封装在UDP中
• BGP封装在TCP中

15. BGP的路由选择策略

• 本地偏好值最高的路由
• AS跳数最小的路由
• 热土豆路由选择算法
• 路由器BGP ID数值最小的路由

16. BGP路由如何避免兜圈子

• 检查BGP路由的AS-PATH中，不出现相同的AS号（包括自己）

17. 交换结构

• 通过存储器交换
• 通过总线交换
• 横纵交换结构

18. 多播优点

• 更好地支持一对多通信
• 节约网络资源（只需要发送一次到多播组）

19. 互联网范围的多播要靠？

• 路由去（运行多播协议）

20. 多播路由选择

• 洪泛与剪除（采用RPB——反向路径广播）

  • 适用于较小多播组

• 隧道技术

  • 适用于多播组在地理位置上很分散的情况

• 基于核心的发现技术

21. IPV6基本首部字节

• 40字节
• IPV6 = 基本首部 + 有效载荷
• IPV6不在使用掩码

22. IPV6数据报目的地址

• 单播
• 组播
• 任播

23. 零压缩

• 任一地址只能使用一次零压缩

24. IPV4向IPV6过渡策略

• 使用双协议栈
• 使用隧道技术
  • 把IPV6数据报封装成IPV4数据报（IPV6数据报封装成IPV4数据部分）

25. 什么是VPN

• 利用公用的互联网作为本机构各专用网之间的通信载体的专用网
• 没有真正使用通信专线
• 专用网内部的主机不能充当服务器

26. VPN类型

• 内联网
• 外联网

27. NAT

• 网络地址转换——将本地地址转换成全球IP地址

28. 网络层的两个层面

• 控制层面——路由选择
• 数据层面——转发

29. SDN

• 软件定义网络
• 把控制层面和数据层面分离，让控制层面利用软件控制数据层面的设备

30. SDN优点

• 提高网络带宽利用率
• 运行费用明显降低
• 网络运行更加稳定
• 管理更加高效简化

31. openFlow

• SDN体系结构中控制层面和数据层面之间的通信接口（南向接口）

• 在逻辑上是集中式的、基于流的

• 注：

  • SDN未规定必须使用openFlow
  • SDN控制器通过安全信道，使用openFlow协议来管理流表