0x4 网络层

导图

网络层概述

主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层传输单位是数据报。

网络层功能：

  1. 路由选择与分组转发 最佳路径
  2. 异构网络互联
  3. 拥塞控制：若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取开环控制或闭环控制，缓解这种拥塞。

网络层分组转发

IP数据报

IP数据报格式

  • 版本：IPv4/IPv6。

  • 首部长度：单位是4B，最小为5。

  • 区分服务：指示期望获得哪种类型的服务。

  • 总长度：首部+数据，单位是1B。

  • 生存时间(TLL):IP分组的保质期。经过一个路由器-1，变成0则丢弃。

  • 协议：数据部分的协议。

  • 首部检验和：只检验首部。

  • 源IP地址和目的IP地址：32位。

  • 可选字段：0~40B，用来支持排错、测量以及安全等措施。

  • 填充：全0，把首部补成4B的整数倍。

IP数据报分片

最大传输单元MTU：链路层数据帧可封装数据的上限。以太网的MTU是1500字节。

如果所传送的数据报长度超过某链路的MTU值？分片

  • 标识：同一数据报的分片使用同一标识。

  • 标志：只有2位有意义x _ _

    1. 中间位DF(Dont Fragment):
      DF=1，禁止分片。DF=0，允许分片。
    2. 最低位MF(More Fragment)
      MF=1，后面还有分片。MF=0，代表最后一片/没分片。

  • 片偏移：指出较长分组分片后，某片在原分组中的相对位置。以8B为单位。除了最后一个分片，每个分片长度一定是8B的整数倍。

  • 例题：

    总长度单位是1B 片偏移单位是8B 首部长度单位是4B （一种八片首饰）

IPv4地址

分类的IP地址

IP地址：全世界唯一的32位/4字节标识符，标识主机/路由器主机的接口。
IP地址组成：<网络号><主机号>。

IP地址类型 固定最高位 网络位 主机位 网络号地址范围 最大可用网络数 每个网络的最大主机数
A类 0 8位 24位 1~126 \(2^{7}-2\) \(2^{24}-2\)
B类 10 16位 16位 128.1~191.255 \(2^{14}-1\) \(2^{16}-2\)
C类 110 24位 8位 192.0.1~223.255.255 \(2^{21}-1\) \(2^{8}-2\)

特殊的IP地址

特殊IP地址不能分配给普通主机使用。

NetID网络号 HostID主机号 作为IP分组源地址 作为IP分组目的地址 用途 举例
全0 全0 可以 不可以 表示本网内的源主机，路由表中用于默认路由。 0.0.0.0
全0 特定值 可以 不可以 表示本网内某个特定的目的主机。 0.0.0.1
全1 全1 不可以 可以 本网广播地址（路由器不转发）。 255.255.255.255
特定值 全0 不可以 不可以 网络地址，用于标识主机所在的网络。 192.168.10.20的网络地址为：192.168.10.0
特定值 全1 不可以 可以 直接广播地址，对特定网络上所有主机进行广播。 192.168.10.20的广播地址为：192.168.10.255
127 非全0/1 可以 可以 环回地址，用于对本地软件环回测试。 127.0.0.1

私有IP地址

在互联网上无法访问，只适用于内部网络，比如：学校、单位的内部网络所使用的IP地址。

网络地址转换NAT

NAT(Network Address Translation)是在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。

子网划分

为什么子网划分？

分类的IP地址的弱点：

  1. IP地址空间的利用率有时很低。
  2. 两级IP地址不够灵活。

子网划分的方法：

  1. 二级结构变三级结构

  1. 主机号里从左到右连续借用\(n\)位划分子网，则可以划分出\(2^{n}\)个子网。

    例如：192.168.40.0

  • 子网掩码

    如何让相连主机知道借了多少位？子网掩码

    取值规则：网络号、子网号全部为1，主机号全部为0。

    默认未划分子网情况下取值：

    地址类型 子网掩码 二进制位 点分十进制 网络前缀
    A类地址 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0 /8
    B类地址 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0 /16
    C类地址 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0 /24

    作用：判断两主机是否在同一子网中。

  • 例题

  • 使用子网进行分组转发
    路由表中：

    1. 目的网络地址。
    2. 目的网络子网掩码。
    3. 下一跳地址。
  • 路由器转发分组的算法
    1. 提取目的IP地址
    2. 是否直接交付
    3. 特定主机路由
    4. 检测路由表中有无路径
    5. 默认路由0.0.0.0
    6. 丢弃，报告转发分组出错

无分类编址CIDR

无分类域间路由选择CIDR

  1. 消除了传统的A类，B类和C类地址以及划分子网的概念。
  • CIDR记法：IP地址后加上“/"”，然后写上网络前缀（可以任意长度)的位数。e.g：128.14.32.0/20
  1. 融合子网地址与子网掩码，方便子网划分。
    CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。
    128.14.35.7/20是某CIDR地址块中的一个地址

  • 构成超网：
    将多个子网聚合成一个较大的子网，叫做构成超网，或路由聚合。

    划分子网是少——多 构成超网多——少

    方法：将网络前缀缩短（所有网络地址取交集）。
    C

  • 最长前缀匹配：
    使用CIDR时，査找路由表可能得到几个匹配结果（跟网络掩码按位相与），应选择具有最长网络前缀的路由。前缀越长，地址块越小，路由越具体。

    生发药水放在目的地址为206.0.71.130的数据报内，将目的地址与各机构的网络掩码按位相与，得到的结果若符合机构的IP地址且有多个， 则把生发药水给前缀最长的机构。

  • 例题

ARP协议

ARP协议：完成主机或路由器IP地址到MAC地址的映射。解决下一跳走哪的问题 ARP协议自动进行

ARP发送数据的过程

  1. 双方主机处于同一个局域网
    如从主机1发往主机3，在传输层分成3个报文段，接着在网络层以其中一个报文段为例，加上源主机IP和目的主机IP(通过DNS可获取)并且不考虑分段。在数据链路层加上源MAC地址和目的MAC地址，但是目的MAC地址是多少呢?通过ARP高速缓存可以找到同一局域网IP地址与MAC地址的映射关系，但是ARP中并没有IP3对应的MAC地址呢?那么就可以通过广播ARP请求分组(包括源IP地址、目的IP地址、源MAC地址、目的MAC地址即全1的广播MAC地址），交换机看到全1的广播MAC地址就会无条件转发给主机2和主机3，主机3收到后就会返回一个单播ARP响应分组（自己的IP地址和MAC地址）最后加上FCS帧检验序列构成数据帧，放到物理层上的链路进行传输。
  1. 双方处于不同的局域网
    如从主机1发往主机5，直接到数据链路层加上源MAC地址和目的MAC地址。但是目的MAC地址是多少呢?通过ARP高速缓存可以找到同一局域网IP地址与MAC地址的映射关系。但是IP1和IP5不在同一局域网所以ARP中并没有IP5对应的MAC地址。为了进一步确认主机1用自己的子网掩码和IP5相与，发现IP5不在自己的网段内。那么就通过广播ARP请求分组查询默认网关IP6的MAC地址，准备把数据传给路由器。最后加上FCS帧检验序列构成数据帧，放到物理层上的链路进行传输。同理在路由器上IP1和IP5不变，由MAC1发往MAC6变成MAC7发往MAC8。然后是MAC9到MAC5（这里需要广播ARP来获取MAC5），最后完成传输。

由于在实际网络的链路上传送数据帧时，最终必须使用MAC地址。

ARP协议使用过程

检查ARP高速缓存，有对应表项则写入MAC帧，没有则用目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF的帧封装并广播ARP请求分组，同一局域网中所有主机都能收到该请求。目的主机收到请求后就会向源主机单播一个ARP响应分组，源主机收到后将此映射写入ARP缓存(10-20min更新一次)。

ARP协议4种典型情况

  1. 主机A发给本网络上的主机B:用ARP找到主机B的硬件地址。
  2. 主机A发给另一网络上的主机B:用ARP找到本网络上一个路由器（网关）的硬件地址。
  3. 路由器发给本网络的主机A:用ARP找到主机A的硬件地址。
  4. 路由器发给另一网络的主机B:用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。

例题
路由器之间不是对等通信，即不使用PPP协议。

DHCP协议

  • 主机如何获得IP地址？
    静态配置：IP地址、子网掩码、默认网关。
    动态配置：DHCP服务器分配。

动态主机配置协议DHCP是应用层协议，使用客户/服务器方式，客户端和服务端通过广播方式进行交互，基于UDP。
DHCP提供即插即用联网的机制，主机可以从服务器动态获取IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称与IP地址，允许地址重用，支持移动用户加入网络，支持在用地址续租。

DHCP工作流程

  1. 主机广播DHCP发现报文：“有没有DHCP服务器呀？”试图找到网络中的服务器，服务器获得一个IP地址。
  2. DHCP服务器广播DHCP提供报文：“有！有！有！”服务器拟分配给主机一个IP地址及相关配置，先到先得。
  3. 主机广播DHCP请求报文：“我用你给我的IP地址啦？”主机向服务器请求提供IP地址。
  4. DHCP服务器广播DHCP确认报文：“用吧！”正式将IP地址分配给主机。

ICMP协议

网际控制报文协议ICMP支持主机或路由器：差错（或异常）报告、网络探询。

为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功的机会，发送特定的ICMP报文（ICMP差错报文、ICMP询问报文）。

ICMP差错报告报文

  1. 终点不可达：当路由器或主机不能交付数据报时就向源点发送终点不可达报文。 无法交付
  2. 源点抑制：当路由器或主机由于拥塞而丢弃数据报时，就向源点发送源点抑制报文，使源点知道应当把数据报的发送速率放慢。 拥塞丢数据
  3. 时间超过：当路由器收到生存时间TTL=0的数据报时，除丢弃该数据报外，还要向源点发送时间超过报文。当终点在预先规定的时间内不能收到一个数据报的全部数据报片时，就把已收到的数据报片都丢弃，并向源点发送时间超过报文。TTL=0
  4. 参数问题：当路由器或目的主机收到的数据报的首部中有的字段的值不正确时，就丢弃该数据报，并向源点发送参数问题报文。 首部字段有问题
  5. 改变路由（重定向）：路由器把改变路由报文发送给主机，让主机知道下次应将数据报发送给另外的路由器（可通过更好的路由）。 值得更好的路由

ICMP差错报告报文数据字段

不发生ICMP差错报文的情况

  1. 对CMP差错报告报文不再发送ICMP差错报告报文。
  2. 对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送CMP差错报告报文。
  3. 对具有组播地址的数据报都不发送CMP差错报告报文。
  4. 对具有特殊地址(如127.0.0.0或0.0.0.0)的数据报不发送CMP差错报告报文。

ICMP询问报文

  1. 回送请求和回答报文主机或路由器向特定目的主机发出的询问，收到此报文的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文。 测试目的站是否可达以及了解其相关状态
  2. 时间戳请求和回答报文请某个主机或路由器回答当前的日期和时间。用来进行时钟同步和测量时间
  3. 掩码地址请求和回答报文
  4. 路由器询问和通告报文

ICMP应用

  1. PING：测试两个主机之间的连通性，使用了ICMP回送请求和回答报文。
  2. Traceroute：跟踪一个分组从源点到终点的路径，使用了ICMP时间超过差错报告报文。

IPv6

为什么有IPv6？

32位IPv4地址空间已分配殆尽，CIDR、NAT治标不治本，但IPV6从根本上解决地址耗尽问题。

通过改进首部格式，实现快速处理/转发数据报，且支持QoS。

QoS( Quality of Service，服务质量)指个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。

IPv6数据报格式

  • 版本：指明了协议版本，总是6。

  • 优先级：区分数据报的类别和优先级。

  • 流标签：“流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标签。

  • 下一个首部：标识下一个扩展首部或上层协议首部。
    跳数限制：相当于IPv4的TTL。

IPv6和IPv4

  1. IPv6将地址从32位(4B)扩大到128位(16B)，更大的地址空间。
  2. IPv6将IPv4的校验和字段彻底移除，以减少每跳的处理时间。
  3. IPv6将IPv4的可选字段移出首部，变成了扩展首部，成为灵活的首部格式，路由器通常不对扩展首部进行检查，大大提高了路由器的处理效率。
  4. IPv6支持即插即用（即自动配置），不需要DHCP协议。
  5. IPv6首部长度必须是8B的整数倍，IPv4首部是4B的整数倍。
  6. IPv6只能在主机处分片，IPv4可以在路由器和主机处分片。
  7. ICMPv6:附加报文类型“分组过大”。
  8. IPv6支持资源的预分配，支持实时视像等要求，保证一定的带宽和时延的应用。
  9. IPv6取消了协议字段，改成下一个首部字段。
  10. IPv6取消了总长度字段，改用有效载荷长度字段。
  11. IPV6取消了服务类型字段。

IPv6地址表示形式

  • 一般形式：
    冒号十六进制记法（每16位一组，分8组）：

    48F5:AA12:0216:FEBC:BA5F:039A:BE9A:2170

  • 压缩形式:
    压缩前：4BF5:0000:0000:0000:BA5F:039A:000A:2176
    压缩后：4BF5:0:0:0:BA5F:39A:A:2176
    零压缩：一连串连续的0可以被一对冒号取代
    4BF5::BA5F:39A:A:2176 （双冒号表示法在一个地址中仅可出现一次。）

IPv6基本地址类型

IPv6向IPv4过渡的策略

  • 双栈协议
    双协议栈技术就是指在一台设备上同时启用IPv4协议栈和IPv6协议栈。这样的话，这台设备既能和IPv4网络通信，又能和IPv6网络通信。如果这台设备是一个路由器，那么这台路由器的不同接口上，分别配置了IPv4地址和IPv6地址，并很可能分别连接了IPv4网络和IPv6网络。如果这台设备是一个计算机，那么它将同时拥有IPv4地址和IPv6地址，并具备同时处理这两个协议地址的功能。

  • 隧道技术
    通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传避的数据（或负载）可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将其它协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送。

小结

网络层路由选择

路由算法

最佳路由：“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而己。

  • 静态路由算法：（非自适应路由算法）管理员手工配置路由信息。
    优点：简便、可靠，在负荷稳定、拓扑变化不大的网络中运行效果很好，广泛用于高度安全性的军事网络和较小的商业网络。

    缺点：路由更新慢，不适用大型网络。

  • 动态路由算法：（自适应路由算法）路由器间彼此交换信息，按照路由算法优化出路由表项。
    优点：路由更新快，适用大型网络，及时响应链路费用或网络拓扑变化。

    缺点：算法复杂，增加网络负担。

  • 动态路由算法分类：

    1. 全局性 链路状态路由算法：OSPF
      所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息
    2. 分散性 距离向量路由算法：RIP
      路由器只掌握物理相连的邻居及链路费用。

分层次的路由选择协议

两个问题：

  1. 因特网规模很大。
  2. 许多单位不想让外界知道自己的路由选择协议，但还想连入因特网。

自治系统AS：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种AS内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该AS内的路由，同时还使用一种AS之间的路由协议以确定在AS之间的路由。一个AS内的所有网络都属于一个行政单位来管辖，一个自治系统的所有路由器在本自治系统内都必须连通。

路由选择协议分类：

  1. 内部网关协议IGP：一个AS内使用的RIP、OSPF
  2. 外部网关协议EGP：AS之间使用的BGP

RIP协议和距离向量算法

RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网的协议标准，最大优点是简单。

RIP协议要求网络中每一个路由器都维护从它自己到其他每一个目的网络的唯一最佳距离记录（即一组距离）。

距离：通常为“跳数”，即从源端口到目的端口所经过的路由器个数，经过一个路由器跳数+1。特别的，从一路由器到直接连接的网络距离为1.RIP允许一条路由最多只能包含15个路由器，因此距离为16表示网络不可达。

RIP协议特点

RIP协议只适用于小型互联网

  1. RlP协议和谁交换？
    仅和相邻路由器交换信息。

  2. 多久交换一次？
    每30秒交换一次路由信息，然后路由器根据新信息更新路由表。若超过180s没收到邻居路由器的通告，则判定邻居没了，并更新自己路由表。

  3. 交换什么信息？
    路由器交换的信息是自己的路由表。

路由器刚开始工作时，只知道直接连接的网络的距离(距离为1)，接着每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。
经过若干次更新后，所有路由器最终都会知道到达本自治系统任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址，即“收敛”。

距离向量算法

  1. 修改相邻路由器发来的RIP报文中所有表项。

对地址为X的相邻路由器发来的RIP报文，修改此报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址改为X，并把所有的“距离”字段+1

  1. 对修改后的RIP报文中的每一个项目，进行以下步骤：
  • R1路由表中若没有Net3，则把该项目填入R1路由表。
  • R1路由表中若有Ne3，则查看下一跳路由器地址：
    若下一跳是X，则用收到的项目替换源路由表中的项目。
    若下一跳不是X，原来距离比从X走的距离远则更新，否则不作处理。

  1. 若180s还没收到相邻路由器X的更新路由表，则把X记为不可达的路由器，即把距离设置为16。

  2. 返回。

例题

RIP协议的报文格式

RIP协议好消息传得快，坏消息传得慢。
RIP的特点：当网络出现故障时，要经过比较长的时间（例如数分钟）才能将此信息传送到所有的路由器，“慢收敛”。

小结

OSPF协议和链路状态算法

开放最短路径优先OSPF协议：“开放”标明OSPF协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的：“最短路径优先”是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF。OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议。

OSPF特点

  1. 和谁交换？
    使用洪泛法向自治系统内所有路由器发送信息，即路由器通过输出端口向所有相邻的路由器发送信息，而好一个相邻路由器又再次将此信息发往其所有的相邻路由器。 广播
    最终整个区域内所有路由器都得到了这个信息的一个副本。
  2. 交换什么信息？
    发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态（本路由器和哪些路由器相邻，以及该链路的度量/代价ー一费用、距离、时延、带宽等）。
  3. 交换多久？
    只有当链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器洪泛发送此信息。最后，所有路由器都能建立一个链路状态数据库，即全网拓扑图。

链路状态路由算法

  1. 每个路由器发现它的邻居结点【HELO问候分组】，并了解邻居节点的网络地址。
  2. 设置到它的每个邻居的成本度量metric。
  3. 构造【DD数据库描述分组】，向邻站给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目的摘要信息。
  4. 如果DD分组中的摘要自己都有，则邻站不做处理：如果有没有的或者是更新的，则发送【LSR链路状态请求分组】请求自己没有的和比自己更新的信息。
  5. 收到邻站的LSR分组后，发送【LSU链路状态更新分组】进行更新。
  6. 更新完毕后，邻站返回一个【LSACK链路状态确认分组】进行确认
    只要一个路由器的链路状态发生变化：
  7. 泛洪发送【LSU链路状态更新分组】进行更新。
  8. 更新完毕后，其他站返回一个【LSACK链路状态确认分组】进行确认。
  9. 使用 Dijkstra根据自己的链路状态数据库构造到其他节点间的最短路径。

OSPF的区域

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。

每一个区域都有一个32位的区域标识符（用点分十进制表示）。

区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过200个・至其他自治系统

OSPF分组

OSPF小结

  1. 每隔30min，要刷新一次数据库中的链路状态。
  2. 由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此当互联网规模很大时，OSPF协议要比距离向量协议RIP好得多。
  3. OSPF不存在坏消息传的慢的问题，它的收敛速度很快。

BGP协议

  1. 和谁交换？
    与其他AS的邻站BGP发言人交换信息。
  2. 交换什么？
    交换的网络可达性的信息，即要到达某个网络所要经过的一系列AS。
  3. 多久交换？
    发生变化时更新有变化的部分。

BGP协议交换信息的过程

BGP所交换的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列AS。当BGP发言人互相交换了网络可达性的信息后，各BGP发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各AS的较好路由。

BGP协议报文格式

一个BGP发言人与其他自治系统中的BGP发言人要交换路由信息，就要先建立TCP连接，即通过TCP传送，然后在此连接上交换BGP报文以建立BGP会话(session)，利用BGP会话交换路由信息。

BGP协议特点

BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器，以及到达该目的网络所要经过的各个自治系统序列。
在BGP刚刚运行时，BGP的邻站是交换整个的BGP路由表。但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。这样做对节省网络带宽和减少路由器的处理开销都有好处。

BGP-4的四种报文

  1. OPEN（打开）报文：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系，并认证发送方。
  2. UPDATE（更新）报文：通告新路径或撤销原路径。
  3. KEEPALIVE（保活）报文：在无 UPDATE时，周期性证实邻站的连通性，也作为OPEN的确认。
  4. NOTIFICATION（通知）报文：报告先前报文的差错，也被用于关闭连接。

RIP、OSPF、BGP协议比较

  1. RIP是一种分布式的基于距离向量的内部网关路由选择协议，通过广播UDP报文来交换路由信息。

  2. OSPF是一个内部网关协议，要交换的信息量较大，应使报文的长度尽量短，所以不使用传输层协议（如UDP或TCP)，而是直接采用IP.

  3. BGP是一个外部网关协议，在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂，需要保证可靠传输，所以采用TCP。

IP组播

IP数据报的三种传输方式

  1. 单播：
    单播用于发送数据包到单个目的地，且每发送一份单播报文都使用一个单播IP地址作为目的地址。是一种点对点传输方式。

  2. 广播：
    广播是指发送数据包到同一广播域或子网内的所有设备的一种数据传输方式是一种点对多点传输方式。

  3. 组播（多播）：
    当网络中的某些用户需要特定数据时，组播数据发送者仅发送一次数据，借助组播路由协议为组播数据包建立组播分发树，被传递的数据到达距离用户端可能近的节点后才开始复制和分发，种点对多点传输方式。

IP组播地址

IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备。属于多播组的设备将被分配一个组播组IP地址（一群共同需求主机的相同标识）。
组播地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255(D类地址)，一个D类地址表示一个组播组。只能用作分组的目标地址。源地址总是为单播地址。

  1. 组播数据报也是“尽最大努力交付”，不提供可靠交付，应用于UDP。
  2. 对组播数据报不产生ICMP差错报文。
  3. 并非所有D类地址都可以作为组播地址。

硬件组播

同单播地址一样，组播P地址也需要相应的组播MAC地址在本地网络中实际传送帧。组播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头，余下的6个十六进制位是根据P组播组地址的最后23位转换得到的。

TCP/IP协议使用的以太网多播地址的范围是：从01-00-5E-00-00-00到01-00-5E-7F-FF-FF。

收到多播数据报的主机，还要在IP层利用软件进行过滤，把不是本主机要接收的数据报丢弃。

IGMP协议

Internet组管理协议让路由器知道本局域网上是否有主机（的进程）参加或退出了某个组播组。 使用IP数据报传递报文。

IGMP工作的两个阶段

  1. ROUND 1：
    某主机要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个IGMP报文，声明自己要称为该组的成员。本地组播路由器收到IGMP报文后，要利用组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器。

  2. ROUND 2:
    本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组是活跃的：如果经过几次探询后没有一个主机响应，组播路由器就认为本网络上的没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由器。
    组播路由器知道的成员关系只是所连接的局域网中有无组播组的成员。

组播路由选择协议

组播路由选择协议目的是找出以源主机为根节点的组播转发树。
构造树可以避免在路由器之间兜圈子。
对不同的多播组对应于不同的多播转发树：同一个多播组，对不同的源点也会有不同的多播转发树。

组播路由选择协议常使用的三种算法

  1. 基于链路状态的路由选择
  2. 基于距离向量的路由选择
  3. 协议无关的组播(稀疏/密集)

小结

移动IP

移动IP技术是移动结点(计算机/服务器等)以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。

相关概念

  • 移动结点：具有永久IP地址的移动设备。

  • 归属代理（本地代理）：一个移动结点的永久“居所”称为归属网络，在归属网络中代表移动节点执行移动管理功能的实体叫做归属代理。

  • 永久地址(归属地址/主地址)：移动站点在归属网络中的原始地址。

  • 外部代理（外地代理）：在外部网络中帮助移动节点完成移动管理功能的实体称为外部代理。

  • 转交地址（辅地址）：可以是外部代理的地址或动态配置的一个地址。

通信过程

网络层设备

路由器

路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。

  • 输入端口对线路上收到的分组的处理：

    输入端口中的查找和转发功能在路由器的交换功能中是最重要的。

  • 输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路：

若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，则队列的存储空间最终必定减少到零，这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。

路由器、网桥、集线器区别

  • 路由器可以互联两个不同网络层协议的网段。
  • 网桥可以互联两个物理层和链路层不同的网段。
  • 集线器不能互联两个物理层不同的网段。

路由表与路由转发

posted @ 2021-06-29 19:28  Treasure_lee  阅读(272)  评论(0)  编辑  收藏  举报