計算機網絡復習筆記2
復習內容：
1、第四章 網絡層
2、第五章 運輸層
一、第四章 網絡層
1、網際協議IP
(1)IP介紹
網際協議IP是TCP/IP體系中兩個最重要的協議之一，也是最重要的因特網標準協議之一。與IP協議配套是用的四個協議：
- 地址解析協議ARP：是解決同一個局域網上的主機或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。
- 逆地址解析協議RARP：是解決同一個局域網上的主機或路由器的硬件地址和IP地址的映射問題。
- 網際控制報文協議ICMP：提供差錯報告和詢問報文，以提高IP數據交付成功的機會
- 網際組管理協議IGMP：：用於探尋、轉發本局域網內的組成員關系。
(2)IP地址
IP 地址就是給每個連接在因特網上的主機（或路由器）分配一個在全世界範圍是唯一的 32 位的標識符。由因特網名字與號碼指派公司ICANN進行分配。
IP地址編制方法的三個階段：
- 分類的IP地址
- 子網的劃分
- 構成超網
每一類地址都由 網絡號 net-id和 主機號 host-id組成，主機號中全0表示網絡地址，全1表示廣播地址
A類：
由1字節的網絡地址和3字節主機地址組成
網絡地址的最高位必須是“0“，可指派的網絡數為128-2，減2的原因是0.0.0.0對應“本網絡”，另外一個是127.0.0.1是本地軟件的回環地址，用於測試自己電腦IP地址是否可用。
地址範圍1.0.0.0到126.255.255.255
最大主機數為2563-2=16777214臺，減2的原因是全0的主機號字段代表該IP地址是”本主機“，全1表示”所有的“，表示該網絡上的所有主機
B類：
由2字節的網絡地址和2字節主機地址組成
網絡地址的最高位必須是“10”，可指派的網絡數為 214 -1，因為最高位為10，所以不存在全0全1的情況，但是B類網絡地址128.0.0.0是不指派的，可指派最小網絡地址是128.1.0.0
地址範圍128.0.0.0-191.255.255.255
最大主機數為2562-2=65534臺，減2同樣是全0全1情況。
C類：
由3字節的網絡地址和1字節主機地址組成
網絡地址的最高位必須是“110”，可指派的網絡數為221-1，192.0.0.0不指派，最小可指派網絡地址是192.0.1.0
地址範圍192.0.0.0-223.255.255.255
最大主機數為256-2=254臺，減2同樣是全0全1情況。
D類是多播地址，“lll0”開始
E類
(3)IP地址與硬件地址
IP地址與硬件地址：
- 硬件地址是數據鏈路層和物理層使用的地址
- IP地址是網絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址
- IP地址放在IP數據報的首部，而硬件地址放在MAC幀的首部
- 當數據報放入數據鏈路層的MAC幀中後，整個IP數據報就成為MAC幀的數據，因而在數據鏈路層看不見數據報的IP地址
地址解析協議ARP：ARP是解決同一個局域網上的主機或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射問題。
每一個主機都設有一個ARP高速緩存(ARP cache)，裏面有所在的局域網上的各主機和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。
如果所要找的主機和源主機不在同一個局域網上，那麽就要通過 ARP 找到一個位於本局域網上的某個路由器的硬件地址，然後把分組發送給這個路由器，
讓這個路由器把分組轉發給下一個網絡
(4)IP數據報
一個IP數據報由首部（20 字節+可選字段）和數據兩部分組成
分組轉發：
- 從數據報的首部提取目的主機的 IP 地址 D, 得出目的網絡地址為 N。
- 若網絡 N 與此路由器直接相連，則把數據報直接交付目的主機 D；否則是間接交付，執行(3)。
- 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行(4)。
- 若路由表中有到達網絡 N 的路由，則把數據報傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執行(5)。
- 若路由表中有一個默認路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行(6)
- 報告轉發分組出錯
2、劃分子網和構造超網
(1)劃分子網
兩級IP地址缺陷：
- IP 地址空間的利用率有時很低。
- 給每一個物理網絡分配一個網絡號會使路由表變得太大因而使網絡性能變壞。
- 兩級的 IP 地址不夠靈活
子網劃分的基本思路：
- 劃分子網純屬一個單位內部的事情，單位對外仍然表現為沒有劃分子網的網絡。
- 劃分子網的方法是從主機號借用若幹個位作為子網號。
- 路由器在收到IP數據報後，按目標網絡號和子網號定位目標子網
子網劃分具體內容：
- 子網掩碼：將網絡號用1表示，主機號用0表示，是一個網絡或子網的重要屬性
- 劃分子網 =》 網絡號：子網號：主機號
- 已知IP地址，子網掩碼，求網絡地址：IP地址 AND 子網掩碼 =》 網絡地址
(2)構造超網（無分類編址CIDR）
CIDR（無分類域間路由選擇）的主要特點：
- CIDR消除了傳統的A、B、C類地址以及劃分子網的概念，用網絡前綴代替網絡號和子網號，後面的部分指明主機
- CIDR使IP地址從三級編址(使用子網掩碼)，又回到了兩級編址，但這已是無分類的兩級編址。
- CIDR把網絡前綴相同的連續的IP地址組成一個”CIDR地址塊”只要知道CIDR地址塊中的任何一個地址，就可以知道這地址塊的起始地址(即最小地址)和最大地址，以及地址塊中的地址數。
地址掩碼：是一連串的1和0組成，而1的個數救贖網絡前綴長度。在斜線記法中。斜線後面的數字就是地址掩碼中1的個數
構成超網：由於一個CIDR地址塊中含有很多地址，所以在路由表中就利用CIDR地址塊來查找目標網絡，這種地址的聚合常稱為路由聚合，也稱構成超網
(3)網際控制報文協議ICMP
為了更有效地轉發IP數據報和提高交付成功的機會，在網際層使用了ICMP，ICMP允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告。
ICMP報文的種類：
- ICMP差錯報告報文
- ICMP詢問報文
ICMP 差錯報告報文共有 5 種：
- 終點不可達
- 源點抑制(Source quench)
- 時間超過
- 參數問題
- 改變路由（重定向）(Redirect)
ICMP 詢問報文有兩種：
- 回送請求和回答報文
- 時間戳請求和回答報文
(4)路由選擇協議
兩大類路由選擇協議：
- 內部網關協議 IGP：一個自治系統內部使用的路由選擇協議。有多種協議，如 RIP 和OSPF 協議。
- 外部網關協議EGP：一個自治系統的邊界，將路由選擇信息傳遞到另一個自治系統中。目前使用的就是BGP
RIP協議的優缺點：
- RIP 存在的一個問題是當網絡出現故障時，要經過比較長的時間才能將此信息傳送到所有的路由器。
- RIP 協議最大的優點就是實現簡單，開銷較小。
- RIP 限制了網絡的規模，它能使用的最大距離為 15（16 表示不可達）。
- 路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，因而隨著網絡規模的擴大，開銷也就增加
RIP是一種分布式的基於距離向量的路由選擇協議，其主要特點：
- 僅和相鄰路由器交換信息。
- 按固定的時間間隔交換路由信息，例如，每隔30秒。
OSPF最主要的特征就是使用分布式的鏈路狀態協議，其主要特點：
- 使用洪泛法向本自治系統中所有路由器發送信息。
- 發送的信息是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態。
- 只有當鏈路狀態發生變化時，路由器才用洪泛法向所有路由器發送此信息。
BGP是不同自治系統的路由器之間交換路由信息的協議，它采用路徑向量路由選擇協議，其主要特點：
- 自治系統AS之間的路由選擇必須考慮有關策略。
- BGP只能力求尋找一條能夠到達目的網絡且比較好的路由，而並非要尋找一條最佳路由
二、第五章 運輸層
計算機網絡復習筆記2