《计算机网络-自顶向下》笔记-第四章-网络层-IP协议

对于互联网的网络层来讲，其提供的服务很是简单：

• 转发
• 路由选择

网络层可能提供的服务

网络服务模型：

• 确保交付
• 保证延迟的确保交付
• 有序交付
• 确保最小带宽
• 确保最大时延抖动
• 安全性服务

那么IP协议提供以上那些服务呢？

答案就是：一个也不提供

• 不 确保交付
• 不 保证延迟的确保交付
• 不 有序交付
• 不 确保最小带宽
• 不 确保最大时延抖动
• 没有 安全性服务

数据报网络

IP协议构建的网络就属于数据报网络

特色：

• 无需创建链接，维持状态信息
• 使用转发表决定分组输出端口
• 经过最长前缀匹配原则进行查询转发表

路由器工做原理

• 输入端口 - 从物理层接收数据，拆封分组、查看相应协议层头部，查询转发表放进发送队列
• 交换结构 - 负责发送队列到输出队列的运输
• 输出端口 - 拿到输出队列的数据，而后封上相应协议层的头部，送给物理层
• 路由选择处理器 - 负责执行路由选择，更新转发表，以及一些控制功能

网络层的三个主要组件

IP协议

IPV4数据报格式

• 版本：规定了IP协议版本
• 首部长度
• 服务类型：区分不一样类型的IP数据报
• 数据报长度
• 标识、标志、片偏移：用于IP数据报分片
• 寿命：一个数据报能够被路由处理的次数
• 协议：用于IP的多路复用和分解，即应将数据交付给上层的那个协议，TCP仍是UDP。
• 首部检验和
• 源和目的IP地址
• 选项：用于扩展IP首部
• 数据

IPV4编址

• 总长度为32位
• 通常以8位一组
• 子网：具备相同的前半部分地址的一组IP地址构成的网络
• 编址方案：
  • 无类别域间路由选择
  • 分类编址

DHCP

是一种用于自动分配IP地址且即插即用的协议，使用UDP做为输运层服务

对于一个新加入网络的电脑：

1. DHCP服务器发现。经过设置源ip地址为0.0.0.0，且目的ip地址为255.255.255.255的UDP分组，在网络中广播
2. DHCP服务器提供。DHCP监听到广播，使用一个 DHCP提供报文 向客户做出响应(继续以广播的形式发出，由于此时客户依旧没有本身的IP地址)
3. DHCP请求。客户获得响应后，发送一个 DHCP请求报文，回显响应的配置参数
4. DHCP ACK。服务器回应一个 DHCP ACK报文，响应客户的请求报文

NAT

从目的来讲，NAT技术使得多台电脑能够经过一个公共ip上网，且不发生冲突。

其行文的核心在于，从路由器(具有公共IP的设备)拦截全部的分组，修改其ip地址和端口，并记录这种修改产生相应的映射，发送修改后的分组，接收时执行相反的步骤。

路由选择算法

分类

全局仍是分散：

• 全局式路由选择算法(链路状态算法)：
  • 须要事先知道网络整体的分布图
• 分散式路由选择算法(距离向量算法)：
  • 无需知道网络整体的分布图

动态仍是静态：

• 静态路由选择
• 动态路由选择

是否负载敏感：

• 负载敏感算法
• 负载迟钝算法

因特网控制报文协议(ICMP)

• 用于主机和路由器彼此沟通讯息
• 构建于IP协议之上(由于其报文位于为IP数据报的数据字段)