路由及动态路由学习

计算机网络基础

1. 网络基础

1.网络发展

1. 独立网络
计算机之前相互独立
2. 网路互联：
多台计算机通过一台服务器连接在一起，实现数据共享，实时处理。

3. 局域网lan
计算机数量更多了, 通过交换机和路由器连接在一起;

4. 广域网
将远隔千里的计算机连接到一起；

2. 软件分层基础

1. 软件分层的作用

• 在进行软甲你分层的同时，也是进行问题归类的过程（错误发生时，通过分层缩小问题的范围，快速解决问题）。
• 分层的本质时软件层进行解耦(减少双方依赖的层度，尽量让其看起来是独立的)。
• 便于工程师对软件维护。

2. 网络本生的代码就是层状结构。

3. 层状结构下的网络协议，对于同层协议，同层之间认为彼此直接通信，而忽略底层细节。

3.网络和操作系统的关系

看图理解
网络层和传输层都属于操作系统的一部分，网络层内有TCP/IP协议。

4. 局域网通信的原理

• 每一台计算机都有自己唯一的mac地址，称之为唯一标识。
• 任何一台主机都能随时的发送信息（存在碰撞机制）
• 根据以上的原里所以称之为IP网络。

2.网络协议

2.1 OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）；

• OSI 七层模型是一种框架性的设计方法，其最主要的功能使就是帮助不同类型的主机实现数据传输;
• 把网络从逻辑上分为了7层. 每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机;
• 它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整. 通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯;
• 但是, 它既复杂又不实用; 所以我们按照TCP/IP四层模型来讲解
  

2.2 TCP/IP五层(或四层)模型

• TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇.
• TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求.

1. 物理层

负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆 (现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wififi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.

2. 数据链路层

负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.

3. 网络层

负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.

4. 传输层

负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机.

5. 应用层

负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等. 我们的网络编程主要就是针对应用层

路由说明

作用原理： 路由器工作在第三层（即网络层），它比交换机还要“聪明”一些，它能理解数据中的IP地址，如果它接收到一个数据包，就检查包中的目标网络地址以判断该包的目的地址在当前的路由表中是否存在# （即路由器是否知道到达目标网络的路径）。如果发现包的目标地址与本路由器的某个接口所连接的网络地址相同，那么马上数据转发到相应接口；如果发现包的目标地址不是自己的直连网段，路由器会查看自己的路由表，查找包的目的网络所对应的接口，并从相应的接口转发出去；如果路由表中记录的网络地址与包的目标地址不匹配，则根据路由器配置转发到默认接口，在没有配置默认接口的情况下会给用户返回目标地址不可达的 ICMP 信息。

路由的动作：
路由工作包含两个基本的动作：
1、确定最佳路径
2、通过网络传输信息
在路由的过程中，后者也称为（数据）交换。交换相对来说比较简单，而选择路径很复杂，

路径选择
metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度。为了帮助选路，路由算法初始化并维护包含路径信息的路由表，路径信息根据使用的路由算法不同而不同。

路由算法根据许多信息来填充路由表。目的/下一跳地址对告知路由器到达该目的最佳方式是把分组发送给代表“下一跳”的路由器，当路由器收到一个分组，它就检查其目标地址，尝试将此地址与其“下一跳”相联系。下表为一个目的/下一跳路由表的例子。路由表还可以包括其它信息。路由表比较metric以确定最佳路径，这些metric根据所用的路由算法而不同。路由器彼此通信，通过交换路由信息维护其路由表，路由更新信息通常包含全部或部分路由表，通过分析来自其它路由器的路由更新信息，该路由器可以建立网络拓扑图。路由器间发送的另一个信息是链接状态广播信息，它通知其它路由器发送者的链接状态，链接信息用于建立完整的拓扑图，使路由器可以确定最佳路径。

路由分类

路由分为静态路由(static routing)和动态路由(dynamic routing)和直连路由三种类型。

静态路由

• 静态路由是由管理员在路由器进行手工配置的固定的路由
• 静态路由允许对路由的行为进行精确的控制，静态路由通常情况下优先级最高，因为其管理距离最短，在所有的路由中，静态路由优先级最高。
• 静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。
• 静态路由的优点是简单、高效、可靠。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。

动态路由

• 动态路由是路由器之间根据实时网络拓扑的变化，相互通信传递路由信息，通过提供的路由信息根据路由协议计算最新的路劲等路由信息，更新路由表，更加自动化，智能化。
• 动态路由减少了管理任务。

网络拓扑：

计算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”（Network Topology）。网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。设计一个网络的时候，应根据自己的实际情况选择正确的拓扑方式。每种拓扑都有它自己的优点和缺点。