计算机网络第四章总结

《计算机网络第四章总结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络第四章总结（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、计算机网络第四章（网络层）总结4.1 网络层概述：1 网络层的主要功能：网络层实现了端到端的数据传输。 网络互联:在不同的网络之间转发数据，向传输层提供统一的数据传输 主机/路由器编址:每个网络接口有一个唯一的 IP 地址 路由选择:根据数据携带的目的主机地址为数据包选择一条的路径，以到达目的 主机分段:当数据包长度超过输出接口所连接的网络的限制时，应拆分成多个数据包. 网络互联层次:从网络体系结构的层次观点来考察，网络互联可在四个层次上实现： 物理层: 中继器/集线器数据链路层: 网桥/交换机网络层: 路由器网络层以上: 网关网络互联的归纳:物理层：使用中继器或集线器在不同的电缆段之间复制位

2、信号，无寻址功能； 数据链路层：使用网桥或交换机在局域网之间存储转发数据帧，用 MAC 地址寻址； 网络层：使用路由器在不同的网络之间存储转发分组，用IP地址寻址； 传输层及应用层：用网关提供更高层次的互连，用端口号或其他特定标识寻址。2 虚电路网络（提供面向连接的服务 ）面向连接:发送数据之前，源主机和目的主机之间首先要建立一条虚连接，只是 逻辑上的连接.整个数据传输过程分为：建立虚连接、传输数据、拆除 虚连接三个阶段虚电路表:输入接口 输入 VCI （标识）输出接口 输出 VCI输入接口和输入 VCI 唯一标识一条虚电路，后续的数据报只需携带 VCI 无需携 带完整的目的地址.虚电路表示例

3、22VCI-1；输入接口号VC：按口号VCI11:23:3 数据报网络（提供无连接服务） 尽最大努力交付 路由器对于每个输入的数据包单独进行处理 路由表包含了目的地址和输出接口的对应关系 每个数据包必须包含完整的目的地址 来自相同源节点和目的节点的两数据报可能被转发到不同的接口，不保证顺序 对网络状况和目的主机状况一无所知，可能出现丢失路由表示例：腿由胖R2吋路由农目的地输出接口AB1C9E13G54. 数据报 vs 虚电路数据报虚电路是否需耍预先连接不需要需要数据包中携带的地址完移地址较短的VCI资源分配方式幼态分配预先分配数据传输的可靠性不可靠，数抵包可能丢失、 重复或失序可靠一对主机2闻

4、的数据流的 传输路径每个数据包的传输路径可 能不同一个虚连接上的所有数据 包沿同一路径传输路由器或链路故障的影响只影响正在处理的数按包经过该路由器喊链路的 所有连接都需要車建服务质量（Qo引保障很难实现通过在建立MC时申请足 够资源，容易实现拥塞控制很难实现容易实现4.2 路由选择算法（简称“选路”）：根据数据包中携带的目的地址，为数据包在网络中选择一条路径，以到达目的主 机。路由器查找路由表，完成选路。选路到下一跳（Next Hop，或输出接口）， 而不是完整路由转发：将数据从路由器的输入接口转移到相应的输出接口 路由选择：根据路由表确定应转发到哪个输出接口的过程静态选路算法（非自适应选路算

5、法） 路由表预先设定（不考虑网络当前状况）路由表基本不变，一般不能保证是最佳 路由。动态选路算法（自适应选路算法） 根据当前网络的拓扑结构和负载，（周期性）动态，更新路由表。1. 静态选路算法固定路由表选路法：根据事先设置的静态路由表，查表选路。静态路由表的生成：Dijakstra算法算法原理1）定义一个集合N,包含所有最短路径已确定的节点，在初始时，该集合中只 包含一个源节点（设为 S）2）如果 S 和某个节点之间有一条边相连，距离就是该边上的权值；否则，距离 值设为无穷大（g）3）从集合N外的节点中选择一个和S距离最小的节点（设为T）加入集合4）重新计算S到其他集合N外的节点的距离，如果经

6、过T的路径更短，则更新 距离值5）重复3-4步，直到所有节点都加入集合N洪泛法：路由器收到数据包后，向除了输入接口之外的所有接口转发 缺点：一个数据包将产生大量的副本（copy）给网络增加大量负载 优点：至少有一个副本将到达目的主机，健壮性强，至少有一个副本选择的是最 优路由，所有的路由器都会收到副本，可用于传播路由信息。随机走动选路法：路由表中，一个表项有多条候选路由，路由器收到一个 数据包时，按照预定的概率随机地选择其中一条路由。应用：无线网络路由器A的路由表目的地下一跳概率下一跳概率槪率ABB0. aC0. 2D0. 3CC0.6B0.30. 1DD0.45B0.3C0.23-D0.4C

7、0.40.3FE0. 35C0.35D. 32 动态选路算法：I 动态选路算法：DVR （Distance Vector Routing） 距离：两个节点之间传输数据的开销 矢量：距离AB工距离BA每个路由器都知道自己到邻居节点的距离 动态选路：路由器通过周期性地与邻居节点交换路由信息来更新路由表 与谁交换：邻居节点交换什么：路由表中的距离项（目的地、距离） 何时交换：周期性交换DVR 的路由计算示例（基于 Bellman-Ford 算法）II 动态选路算法：LSR(Li nk State Routi ng)链路状态：链路连通/中断、链路开销 又称最短路径优先（SPF）选路，使用Dijkstr

8、a算法来计算最短路径路由器发现自己和邻居节点的链路状态及开销 路由器之间通过交换路由信息，构造出全网的拓扑结构，并计算出到其他节点的 最短路径与谁交换：网络中的所有节点 交换什么：一个节点到各邻居节点的链路开销 何时交换：网络初启或链路状态变化时LSR 计算路由的过程:1 发现邻居节点2. 周期性地发送“ Hello ”包，获知邻居的IP地址3. 测量到邻居节点的链路开销4. 发送ECHO包，测试开销5. 构造路由通告消息源节点序列号年龄邻居节点1开销邻居节点2开销 * 6. 洪泛法发布链路状态包7. 计算最短路径：Dijkstra算法LSR 的特点： 路由器向网络中的所有其他路由器节点发送路

9、由信息，而不仅仅是邻居节点 路由器所发送的信息是自己到邻居节点的距离，实际上就是自己已知的部分网 络拓扑结构； 这种信息发送的频率比距离矢量选路算法低很多，一般是在网络初启、网络中 发生拓扑结构变化或者网络中有较大的数据量变化时； 根据自己已知的部分拓扑结构和来自网络中其他路由器节点的信息，路由器可 以构造出全网的拓扑结构，因此不会出现“无穷计算”问题。LSR 构造网络拓扑示例：4.3 因特网的网络层协议应用层| DHCP传输层网略层数据链路层物理层ARP/RARPEthernetWLANPPPATM1.IP 地址:定义：我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给每个 连接在

10、因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32 位的标识符。每个连接到网络的接口（如网卡）都有一个全球唯一的地址 标识笔记本电脑的无线网卡和有线网卡各有一个IP地址 地址划分有两类：分类编址；无类别编址。分类编址：每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它 标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机(或路由器)。两级的IP地址可以记为：IP地址：二网络号，主机号点分十进制记法：机器中存放的IP地址是32位二进制代码10000000000010110000001100011111每隔8恆插入一个空格能够提高可

11、读性10000000 00001011 00000011 00011111将每呂位的二进制數转换为十进制数12811采用点分十进制记法则进一步提高可读性各类网络的地址空间大小：128.11.3.31NefwarkHostHoelHast1.0.0.0 - 127.255.255.255192.0.0.0 -223.255.255.255一共有1貂个网络，每个网络可容纳16777,214台主机网络号7位；27-1,不包含0X)CX主机号24位，224-2台主机一共有16出4个网络，每个网络可容纳閃534台主机网堵号1谥：214主机号1庁位，2-2台主机一共有2, 097 ,152个网络，每个网络

12、可容纳254台主机网络号21位：2?1主机号8位20-2&主扒IP 地址的一些重要特点：(1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP地址的管理。ICANN分配给国 家网管理机构（如我国的CNNIC）CNNIC分配给ISP 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号） 这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间 （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。第一，当一个主机同时连接到两

13、个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机。第二，由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将IP数据报从一 个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。 网络地址：网络号部分保留、主机号部分为全0的IP地址。 作用：代表全网的所有设备，选路主要根据网络地址。划分子网：IP地址中增加一个“子网号字段”使两级的IP地址变成为三级 的 IP 地址。这种做法叫作划分子网 （subnetting） 。从主机号借用若干个位作 为子网号sub net-id,而主机号host-id也就相应减少了若干个位

14、。IP地址：=网络号巴C 了-网号亠 匸机号子网掩码：网络号+子网号部分为全1,主机号部分为全0的特殊IP地址。作用 是可以找出IP地址中的子网部分。网络/子网地址：将网内任一个 IP 地址与子网掩码进行“与”操作所获得的地址 IP 地址的各字段和子网掩码：（IP地址）AND （子网掩码）=网络地址：两级IP地址|网络号主机号host-id子网的网络地址net-idsubnet-idhost-id逐位进行AND运算GOOOQOOO三级IF地址子网掩码net-id默认子网掩码：A类地址网络.地址默认子网掩码255.0.0.0匸类地址网貉地址默认子网掩码 255.255.0网络地址默认子网掩码255.255.255.0子网掩码是一个重要属性： 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。例已知 IP 地址是 141.14.72.