网站建设设计平台,网页设计与制作考试试题及答案06386,写软文,移动商城网站建设网络层的功能 互联网在网络层的设计思路是#xff0c;向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 路由器在能够开始向输出链路传输分组的第一位之前#xff0c;必须先接收到整个分组#xff0c;这种机制称为#xff1a;存储转发机制 异构网络互连 用…网络层的功能 互联网在网络层的设计思路是向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 路由器在能够开始向输出链路传输分组的第一位之前必须先接收到整个分组这种机制称为存储转发机制 异构网络互连 用户的需求是多样的没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求。网络层所要完成的任务之一就是使这些异构的网络实现互连。 使用物理层或数据链路层的中继系统时只是把一个网络扩大了而从网络层的角度看它仍然是同一个网络一般并不称为网络互连。 路由器是一台专用计算机。 在路由器互连的多个局域网的结构中要求每个局域网物理层、数据链路层、网络层协议可以不同而网络层以上的高层协议必须相同。 网络互连是指将两个以上的计算机网络通过一定的方法用一些中间设备(又称中继系统)相互连接起来以构成更大的网络系统。根据所在的层次中继系统分为以下4种
1物理层中继系统转发器集线器。2) 数据链路层中继系统网桥或交换机。3网络层中继系统路由器。4网络层以上的中继系统网关。
使用IP协议的虚拟互连网络逻辑互连网络可简称为IP网络。
使用IP网络的好处是当IP网上的主机进行通信时就好像在一个单个网络上通信一样而看不见互连的各网络的具体异构细节如具体的编址方案、路由选择协议等。
路由与转发
1)路由选择确定那一条路径。指按照复杂的分布式算法根据从各相邻路由器所得到的关于整个网络拓扑的变化情况动态地改变所选择的路由。2)分组转发当一个分组到达时候采取的动作。指路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。
考试中不去区分路由表和转发表
在因特网中一个路由器的路由表通常包含目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的IP地址 源主机和中间路由器都不知道IP分组到达目的主机需要经过的完整路径
SDN软件定义网络 网络层的主要任务是转发和路由选择。可以将网络层抽象地划分为数据平面也称转发层面和控制平面转发是数据平面实现的功能而路由选择是控制平面实现的功能。 在传统互联网中每个路由器既有转发表又有路由选择软件在SDN结构中路由器都变得简单了它的路由选择软件都不需要了因此路由器之间不再相互交换路由信息。 SDN的优点
①全局集中式控制和分布式高速转发既利于控制平面的全局优化又利于高性能的网络转发。②灵活可编程与性能的平衡控制和转发功能分离后使得网络可以由专有的自动化工具以编程方式配置。③降低成本控制和数据平面分离后尤其是在使用开放的接口协议后就实现了网络设备的制造与功能软件的开发相分离从而有效降低了成本。
SDN的问题
①安全风险集中管理容易受攻击如果崩溃整个网络会受到影响。②瓶颈问题原本分布式的控制平面集中化后随着网络规模扩大控制器可能成为网络性能的瓶颈。
东西南北接口
对上层应用的开发者SDN提供的编程接口称为北向接口提供了API。SDN控制器和转发设备建立双向会话的接口称为南向接口通过不同的南向接口协议(如 Openflow)SDN控制器就可兼容不同的硬件设备同时可以在设备中实现上层应用的逻辑。SDN控制器集群内部控制器之间的通信接口称为东西向接口用于增强整个控制平面的可靠性和可拓展性。
拥塞控制
因出现过量的分组而引起网络性能下降的现象称为拥塞。 网络负载的增加网络的吞吐量明显小于正常的吞吐量那么网络就可能已进入“轻度拥塞”状态如果网络的吞吐量随着网络负载的增大而下降那么网络就可能已进入拥塞状态如果网络的负载继续增大而网络的吞吐量下降到零那么网络就可能已进入死锁状态。
流量控制和拥塞控制的区别流量控制往往是指在发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。流量控制所要做的是抑制发送端发送数据的速率以便使接收端来得及接收。而拥塞控制必须确保通信子网能够传送待传送的数据是一个全局性的问题涉及网络中所有的主机、路由器及导致网络传输能力下降的所有因素。
拥塞控制的方法有两种
1开环控制。在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到力求网络在工作时不产生拥塞。这是一种静态的预防方法一旦整个系统启动并运行中途就不再需要修改。
2闭环控制。事先不考虑有关发生拥塞的各种因素采用监测网络系统去监视是一种动态的方法
路由算法
静态路由算法又称非自适应路由算法。手工去修改路由表中相关的静态路由信息。对于简单的小型网络可以采用静态路由。
动态路由算法(又称自适应路由算法。指路由器上的路由表项是通过相互连接的路由器之间彼此交换信息然后按照一定的算法优化出来的而这些路由信息会在一定时间间隙里不断更新以适应不断变化的网络随时获得最优的寻路效果。
静态路由算法的特点是简便和开销较小在拓扑变化不大的小网络中运行效果很好。动态路由算法能改善网络的性能并有助于流量控制但算法复杂会增加网络的负担有时因对动态变化的反应太快而引起振荡或反应太慢而影响网络路由的一致性因此要仔细设计动态路由算法以发挥其优势。
常用的动态路由算法可分为两类 距离-向量路由算法RIP只掌握物理连接相邻的邻居和链路费用、“好消息传得快而坏消息传得慢”、路由信息发生变化时该变化未能及时地被所有路由器知道而仍然可能在路由器之间进行传递这就是“慢收敛”现象。慢收敛是导致发生路由回路的根本原因。
链路状态路由算法(OSPF) 具有完全的网络拓扑信息、使用Dijkstra算法
层次路由
当网络规模扩大时路由器的路由表成比例地增大。这不仅会消耗越来越多的路由器缓冲区空间而且需要用更多CPU时间来扫描路由表用更多的带宽来交换路由状态信息。因此路由选择必须按照层次的方式进行。 划分为许多自治系统可能包含多个局域网
1)一个自治系统内部所使用的路由选择协议称为内部网关协议IGP)也称域内路由选择具体的协议有RIP和OSPF等。
2)自治系统之间所使用的路由选择协议称为外部网关协议EGP)也称域间路由选择用在不同自治系统的路由器之间交换路由信息并负责为分组在不同自治系统之间选择最优的路径。具体的协议有BGP。
IPV4
IP是无连接服务
IPV4分组
格式 1版本。指IP协议的版本目前广泛使用的版本号为4。
2首部长度。占4位可以表示的最大十进制数是15。以32位为单位4B最大值为60B15×4B。最常用的首部长度是20B此时不使用任何选项即可选字段。
3)总长度。占16位。指首部和数据之和的长度单位为字节1B因此数据报的最大长度为216-165535B。
4标识。占16位。
5标志。占3位。
标志字段的最低位为MFMF1表示后面还有分片MF0表示最后一个分片标志字段中间的一位是DF只有当DF0时才允许分片
6片偏移。占13位。片偏移以8个字节为偏移单位。除最后一个分片外每个分片的长度一定是8B的整数倍。
7生存时间TTL。占8位。确保分组不会永远在网络中循环。路由器在转发分组前先把TTL减1。若TTL被减为0则该分组必须丢弃。
8协议。占8位。指出此分组携带的数据使用何种协议其中值为6表示TCP值为17表示UDP。
9首部校验和。占16位。首部校验和只校验分组的首部而不校验数据部分。
10源地址字段。占4B标识发送方的IP地址。
11目的地址字段。占4B标识接收方的IP地址。 为什么只检验分组首部不检验数据部分 1.IP分组头之外的部分属于高层数据有相应的校验字段。 2.每经过一个路由器IP分组头都要改变一次数据部分并不改变。设置首部校验和只对变化部分进行校验是合理的可以减少路由器对每个接收分组的处理时间提高路由器运行效率。 IP数据报分片 【2021统考真题】若路由器向MTU800B的链路转发一个总长度为1580B的IP数据报首部长度为20B时进行了分片且每个分片尽可能大则第2个分片的总长度字段和MF标志位的值分别是B。 D. 800,1 C.800,0 B.796,1 A.796.0 注意的是每个分片都有首部20B再加上数据部分不能超过800B每个分片的数据部分必须是8的整数倍 分片一20776 796800 分片二20776 分片三208B IPV4与NAT
IPV4地址 王道书上的图 记住几个特殊IP
主机号全为0表示本网络本身如202.98.174.0。主机号全为1表示本网络的广播地址又称直接广播地址如202.98.174.255。127.×.×.×保留为环回自检Loopback Test地址此地址表示任意主机本身目的地址为环回地址的IP数据报永远不会出现在任何网络上。32位全为0即0.0.0.0表示本网络上的本主机。可以作为源地址不可以作为目的地址【2017真题】32位全为1即255.255.255.255表示整个TCP/IP网络的广播地址又称受限广播地址。实际使用时由于路由器对广播域的隔离255.255.255.255等效为本网络的广播地址。 网络地址转换NAT
将专用网络地址转为公有地址
为了网络安全有了私有IP地址(只能用于局域网不可以用于广域网)
这有效地解决了IP地址不足的问题。但根本上还是IPV6
私有IP地址网段如下
A类1个A类网段即10.0.0.010.255.255.255。B类16个B类网段即172.16.0.0172.31.255.255。C类256个C类网段即192.168.0.0192.168.255.255。 源IP和源断口对应不上选C 子网划分、子网掩码、CIDR
子网划分
子网划分纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。IP地址{网络号,子网号, 主机号}。凡是从其他网络发送给本单位某台主机的IP数据报仍然是根据IP数据报的目的网络号,先找到连接到本单位网络上的路由器。然后该路由器在收到IP数据报后按目的网络号和子网号找到目的子网。最后把IP数据报直接交付给目的主机。
子网掩码
子网掩码中化为二进制的情况下“1”为网络号“0”为主机号如255.255.254.0 的后九位是主机号。
在使用子网掩码的情况下:
1)一台主机在设置IP地址信息的同时必须设置子网掩码。2)同属于一个子网的所有主机及路由器的相应端口必须设置相同的子网掩码。3)路由器的路由表中所包含信息的主要内容有目的网络地址、子网掩码、下一跳地址。
CIDR无分类编址
如
128.14.32.5/20 就是取前二十为网络号后十二位为主机号
他的掩码就是20个“0”12个“1”
CIDR的优点在于网络前缀长度的灵活性。最长前缀匹配(最佳匹配):使用CIDR时路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。此时应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由因为网络前缀越长其地址块就越小因而路由就越具体。CIDR查找路由表的方法为了更加有效地查找最长前缀匹配通常将无分类编址的路由表存放在-种层次式数据结构中然后自上而下地按层次进行查找。这里最常用的数据结构就是二叉线索。聚集小网络成大网称为路由聚合或构成超网 下列地址中属于子网86.32.0.0/12的地址是( A)。 A.86.33.224.123 B.86.79.65.126 C.86.79.65.216 D.86.68.206.154 86.32的二进制86.00100000 86.33的二进制86.00100001 计算时候主要是在第二块第一块就不要费力改成二进制了。 ARP、DHCP与ICMP
ARP:
完成IP地址到MAC地址的映射(地址解析协议) 主机发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。请问在此过程中总共使用了(6 )次ARP。 主机先使用ARP来查询本网络路由器的地址然后每个路由器使用ARP来寻找下一跳路由 的地址总共使用了4次ARP从主机A网络的路由器到达主机B网络的路由器。然后主机B 网络的路由器使用ARP找到主机B所以总共使用了14 16次ARP。 总结自己的网络里查一下目标网络查一下中间路由跳一次算一次。 动态主机配置协议(DHCP)
动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)常用于给主机动态地分配IP地址它提供了即插即用的联网机制这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址而不用手工参与。DHCP是应用层协议它是基于UDP的。
网际控制报文协议(ICMP)
为了提高IP数据报交付成功的机会在网络层使用了网际控制报文协议( Internet Control Message Protocol, ICMP) 来让主机或路由器报告差错和异常情况。ICMP报文作为IP层数据报的数据加上数据报的首部组成IP数据报发送出去。ICMP是网络层协议。 ICMP报文的种类有两种即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。 ICMP差错报告报文用于目标主机或到目标主机路径上的路由器向源主机报告差错和异常情况。共有以下5种常用的类型:
终点不可达源点抑制时间超过。参数问题。改变路由(重定向)。
不应发送ICMP差错报告报文的几种情况如下:
1)对ICMP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ICMP差错报告报文也就是只对第一个。3)对具有组播多播、D类地址地址的数据报都不发送ICMP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ICMP差错报告报文。 ICMP询问报文有4种类型:
回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文地址掩码请求和回答报文路由器询问和通告报文
PING使用了ICMP的询问报文中的回送请求和回答报文。
IPV6 IPv6的主要特点如下 1更大的地址空间。IPv6将地址从IPv4的32位增大到了128位16B。IPv6的字节数16B是IPv4字节数4B的平方。 2)扩展的地址层次结构。 3灵活的首部格式。 4改进的选项。 5允许协议继续扩充。 6) 支持即插即用(即自动配置)。不用DHCP 7支持资源的预分配。 8IPv6只有在包的源结点才能分片是端到端的传输路径中的路由器不能分片所以从一般意义上说IPv6不允许分片(不允许类似IPv4的路由分片)。 9IPv6首部长度必须是8B的整数倍而IPv4首部是4B的整数倍。 10增大了安全性。身份验证和保密功能是IPv6的关键特征。 IP数据报的目的地址 1)单播。单播就是传统的点对点通信。 2)多播。多播是一点对多点的通信分组被交付到一组计算机的每台计算机。 3任播。这是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机但数据报在交付时只交付其中的一台计算机通常是距离最近的一台计算机。 通常可以把 IPv6地址缩写成更紧凑的形式。例如可以把 4BF5:0000:0000:0000:BA5F:039A:000A:2176 缩写为 4BF5:0:0:0:BA5F:39A:A:2176 当有相继的0值域时还可以进一步缩写。这些域可以用双冒号缩写::,双冒号表示法在一个地址中仅能出现一次最终——4BF5:0:0:0:BA5F:39A:A:2176。 IPV4向IPV6过渡
双协议栈隧道技术
双协议栈是指在一台设备上同时装有IPv4和IPv6协议栈那么这台设备既能和IPv4网络通信又能和IPv6网络通信。
隧道技术的要点是在IPv6数据报要进入IPv4网络时把整个IPv6数据报封装到IPv4数据报的数据部分使得IPv6数据报就好像在IPv4网络的隧道中传输。
IPv6的首部长度是固定的因此不需要首部长度字段。IPv6取消了校验和字段这样就加快了路由器处理数据报的速度。
路由协议 内部网关协议IGP如RIP、OSPF 外部网关协议EGP 用UDP传送是指将该信息作为UDP报文的数据部分而直接使用IP数据报传送是指将该信息直接作为IP数据报的数据部分。
路由选择协议的功能
获取网络拓扑信息(交换网络状态/通路信息选择最优路径(Dijkstra单源最短路径算法…)维护路由表构建、更新、删除...
RIP
路由信息协议Routing Information Protocol,RIP是内部网关协议IGP中最先得到广泛应用的协议。RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议其最大优点就是简单。
RIP的特点
基于距离-向量的内部网关协议距离跳数最多15跳距离为16表示不可达每隔30秒进行RIP广播自己知道的全部信息紧跟相邻路由器交换信息 只适用于小型网络最大距离是1516表示不可达慢收敛现象俗称坏消息传得慢应用层协议使用UDP传送数据
OSPF
开放最短路径优先协议osPF(Open Shortest Path First)基于链路状态的内部网关协议在相邻路由的链路状态变化时使用洪泛法向AS自治系统中的全部路由器发送该信息
OSPF五种分组类型 问候Hello)分组用来发现和维持邻站的可达性。 数据库描述Database Description)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。 链路状态请求Link State Request)分组向对方请求发送某些链路状态项目的详细信息。 链路状态更新(Link State Update)分组用洪泛法对全网更新链路状态。这种分组是最复杂的也是OSPF协议最核心的部分。路由器使用这种分组将其链路状态通知给邻站。 链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组对链路更新分组的确认。 ospf的特点
网络层协议直接使用IP数据报传送洪泛法发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态收敛快十分灵活使用Dijkstra最短路径算法计算从自己到各目的网络的最优路径以此构造自己的路由表能够用于规模大的网络
OSPF将一个自治系统再划分为若干更小的范围称为区域。划分区域的好处是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每个区域而非整个自治系统减少了整个网络上的通信量。处在上层的域称为主干区域负责连通其他下层的区域并且还连接其他自治域。
边界网关协议BGP
BGP的特点
1BGP交换路由信息的结点数量级是自治系统的数量级比这些自治系统中的网络数少很多。
2) 每个自治系统中BGP发言人或边界路由器的数目是很少的。这样就使得自治系统之间的路由选择不致过分复杂。
3BGP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。
4在BGP刚运行时BGP的邻站交换整个BGP路由表但以后只需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四种报文
1.Open打开报文
3.Keepalive保活报文
2.Update更新报文
4.Notification通知报文 IP组播 单播点对点 组播点对多组播一定应用于UDP IP组播地址
IP组播使用的是D类地址D类的前四位1110所以范围就是224.0.0.0~239.255.255.255
组播数据报和一般的IP数据报的区别是前者使用D类IP地址作为目的地址并且首部中的协议字段值是2表明使用IGMP。需要注意的是1组播数据报也是“尽最大努力交付”不提供可靠交付。2)组播地址只能用于目的地址而不能用于源地址。3)对组播数据报不产生ICMP差错报文。因此若在PING命令后面键入组播地址将永远不会收到响应。4并非所有的D类地址都可作为组播地址。
D类IP地址与以太网组播地址的映射关系: IGMP
要使路由器知道组播组成员的信息需要利用因特网组管理协议Internet GroupManagement Protocol,IGMP。
IGMP应视为网际协议IP的一个组成部分其工作可分为两个阶段。
第一阶段当某台主机加入新的组播组时该主机应向组播组的组播地址发送一个IGMP 报文声明自己要成为该组的成员。本地的组播路由器收到IGMP报文后将组成员关系转发给因特网上的其他组播路由器。
第二阶段因为组成员关系是动态的本地组播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机以便知道这些主机是否仍继续是组的成员。只要对某个组有一台主机响应那么组播路由器就认为这个组是活跃的。但一个组在经过几次的探询后仍然没有一台主机响应时则不再将该组的成员关系转发给其他的组播路由器。
组播路由算法
组播路由选择实际上就是要找出以源主机为根结点的组播转发树其中每个分组在每条链路上只传送一次即在组播转发树上的路由器不会收到重复的组播数据报。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。
三种路由算法第一种是基于链路状态的路由选择第二种是基于距离-向量的路由选择第三种可以建立在任何路由器协议之上因此称为协议无关的组播PIM)。
在设计组播路由时为了避免路由环路构造组播转发树
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。
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。
网络层设备 中继器~集线器不能隔离广播域也不能隔离冲突域 交换机~网桥能隔离冲突域不能隔离广播域 路由器能隔离冲突域能隔离广播域 路由结构 交换机、网桥、路由器速度对比
集线器的每个端口都具有收发功能当某个端口收到信号时立即向所有其他端口转发因此其传输时延最小。从数量级上看局域网交换机为几十us那么网桥为几百us而路由器为几千us 在路由表中设置一条默认路由则其目的地址和子网掩码应分别置为(C)。 A. 192.168.1.1、255.255.255.0 B. 127.0.0.0、255.0.0.0 C. 0.0.0.0、0.0.0.0 D. 0.0.0.0、 255.255.255.255 有关于直接交付和间接交付 路由选择分为直接交付和间接交付 间接交付涉及直接交付 直接交付不涉及路由器 直接交付时两台机器在同一物理网段 AB直接交付 C与A,B间接交付 中间那俩玩意是路由器
