网络层的功能
? ? ? ? 1.路由选择与分组转发（选择最佳路径）
? ? ? ? 2.异构网络互联（不同类型的网络：4G、WIFI等）
? ? ? ? 3.拥塞控制（所有结点都处于高负荷不得不大量丢弃分组，采取手段缓解）
? ? ? ? ? ? ? ? 开环控制（静态）
? ? ? ? ? ? ? ? 闭环控制（动态）
数据交换方式
? ? ? ? 交换网络：由大量路由器组合的网络
? ? ? ? 电路交换
? ? ? ? ? ? ? ? 例：电话网络
? ? ? ? ????????步骤：建立连接（呼号/电路连接）->通信->释放连接(拆除电路)
? ? ? ????????? 特点：独占资源
? ? ? ? ? ? ? ? 优点：1.通信时延小、2.有序传输、3.没有冲突、4.实时性强
? ? ? ? ? ? ? ? 缺点：1.建立连接时间长、2.线路独占，效率低、3.灵活性差、4.无差错控制
? ? ? ? 报文交换
? ? ? ? ? ? ? ? 优点：1.无需建立连接、2.存储转发，动态分配线路、3.线路可靠性较高、4.线路利用率较高、5.多目标服务
? ? ? ? 分组交换
? ? ? ? ? ? ? ? 分组：把大的数据报文切割为小的数据块（分组）
? ? ? ? ? ? ? ? 优点：1.有报文交换的全部优点、2.存储更易管理（相对于报文交换）
? ? ? ? ? ? ? ? 缺点：1.有存储转发时延、2.需要传输额外的信息量、3.乱序到达目的主机，需要进行重新排序????????（总体时延小于报文交换）
? ? ? ? ? ? ? ? Attion！? ? ? ? 1 Byte（B-字节）=8 bit（b-比特） 、1 Mbps=10^3 kbps=10^6 bps
? ? ? ? 总结
? ? ? ? ? ? ? ? 1.报文交换和分组交换都采用了存储转发
? ? ? ? ? ? ? ? 2.传送数据量大，且传送时间远大于呼叫时间，选择电路交换。电路交换传输实时延最小（不需要存储转发）
? ? ? ? ? ? ? ? 3.从信道利用率来看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换时延更小
? ? ? ? 数据报方式：无连接服务
? ? ? ? ? ? ? ? 每个分组都携带源地址和目的地址
? ? ? ? ? ? ? ? 根据路由协议/算法构建转发表；检索转发表；每个分组独立选路
? ? ? ? 虚电路方式：连接服务
? ? ? ? ? ? ? ? 一种逻辑上的连接，虚电路上的每个结点都维持一张虚电路表
路由算法和路由协议
? ? ? ? 路由算法
? ? ? ? ? ? ? ? 静态路由算法：管理员手工配置网络
? ? ? ? ? ? ? ? 动态路由算法（自适应）路由器之间彼此交换信息，按照路由算法优化出路由表项
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 全局性：OSPF（知道全局网络拓扑）
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 分散性：RIP（只掌握相邻的链路拓扑）
? ? ? ? 分层次的路由选择协议
? ? ? ? ? ? ? ? 自治AS
? ? ? ? ? ? ? ? 内部网关协议IGP
? ? ? ? ? ? ? ? 外部网关协议BGP
TCP/IP协议栈
? ? ? ? ?IP数据报格式
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?固定部分的长度为固定的20字节
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?首部长度的单位是4Byte（例如首部长度为5，则其表示的为5X4B=20B，取值范围为5-15）
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?总长度：首部+数据（单位是1B，最大为65535B）
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?协议字段不同于版本字段，指的是数据部分使用的协议
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?首部检验和：只检验首部
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?可选字段的长度为0-40B，不4B对其的数由填充字段补齐
????????数据报的分片
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 标识位：同一数据报使用同一标识
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 标志位? ? ? ? 中间位DF=1禁止分片、DF=0允许分片
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?最低位MF=1“还有分片”、MF=0没有分片?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 片偏移：分片后分组在原分组中的相对位置，以8B为单位
? ? ? ? IPv4地址
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 分类的IP地址
? ? ? ? ? ? ? ? A类：1~126
? ? ? ? ? ? ? ? 环回地址：127（用于软件环回测试）
? ? ? ? ? ? ? ? B类：128~191
? ? ? ? ? ? ? ? C类：192~223
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 私有IP地址与NAT转换
? ? ? ? ? ? ? ? A类：10.0.0.0~10.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? B类：172.16.0.0~172.31.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? C类：192.168.0.0~192.168.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ????????路由器不会转发目的地址是私有IP地址的数据报
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 主机发送的数据报到达NAT后，首部中的源IP地址和端口号会依据NAT转换表替换成路由器IP地址和端口号
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 子网的划分
? ? ? ? ? ? ? ? 子网掩码
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?将子网掩码与IP地址逐位取与，得到子网网络号：145.13.3.0
? ? ? ? ?解析：子网掩码255.255.252.0对应前16位都是1（网络号），用IP地址与子网掩码按位取与得到结果：180.80.76.0（其中76是由77->010011 01取前6位得到的）
? ? ? ? ? ? ? ? 又由于需要发送广播，故剩下的主机号应该全部为1（010011 11->79）
? ? ? ? ? ? ? ? 结果是180.80.79.255，选D
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 构成超网
? ? ? ? 如 128.14.32.0/20表示网络前缀长度为20--子网掩码前20位为0
? ? ? ? 构成超网：将网络前缀缩短，使得多个子网聚合成一个较大的子网
? ? ? ? 例如：206.1.0.0/17 + 206.1.128.0/17 = 206.1.0.0/16
? ? ? ? 最长网络前缀匹配：选择路由表中匹配结果中前缀最长的那一跳。（前缀长=包含的地址块小）
? ? ? ? ?网络前缀为24位，可以得出其使用最后8位用于划分子网，同时由其掩码可知，其最后8位中前5位是子网号，后3位是主机号
? ? ? ? 最大子网个数=2^5=32个? ? ? ? ? ? ? ? 最大可分配地址为：2^3-2=6
IPv6
? ? ? ? IPv6数据报格式：基本首部+有效载荷（选项+数据部分，选项包括各种扩展首部）
? ? ? ? ?IPv6首部格式（基本首部40B）
? ? ? ? ? ? ? ? ?流标签：属于同一个流的数据报具有同样的流标签
? ? ? ? ? ? ? ? ?下一个首部：标识下一个扩展首部或上层协议首部(报文段)（扩展首部中也有）
? ? ? ? IPv6的区别
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6的地址位扩大到了128位（16B）
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6彻底移出了校验和，使得每一跳的处理时间减少
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6支持即插即用（自动配置），无需使用DHCP协议
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6首部长度为8B的整数倍，IPv4的首部为4B的整数倍
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6只能在主机处分片，而IPv4还可以在路由器分片（ICMPv6--“分组过大”--不允许路由器分片）
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6支持资源预分配
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6取消了总长度字段改为有效载荷字段（首部和数据报长度合二为一）
? ? ? ? ? ? ? ? ?IPv6取消了服务类型字段
? ? ? ? IPv6的地址
? ? ? ? ? ? ? ? 单播：一对一，可以作为源地址和目的地址
? ? ? ? ? ? ? ? 多播：一对多，仅可作为目的地址
? ? ? ? ? ? ? ? 任播：对一个多播组内的一个用户发送，仅能作为目的地址（一般是最近的地址）
? ? ? ? IPv6和IPv4的过渡
? ? ? ? ? ? ? ? 双栈技术：同时启用两个协议栈、互相转换
? ? ? ? ? ? ? ? 隧道协议：重新封装
? ? ? ? IPv6组播
????????????????发送者仅发送一次数据，利用组播路由协议为其建立组播分发树，数据传输到终点才会开始分发和赋值
? ? ? ? ? ? ? ? ?组播组成员即可以在同一局域网内，也可以在不同局域网内，需要路由器支持组播协议
? ? ? ? ? ? ? ? 组播地址：属于多播组的设备将会被分配一个组播组IP地址（相同标识符）
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 范围：224.0.0.0~239.255.255.255（D类地址）
? ? ? ? ? ? ? ? ????????组播数据报是不可靠交付，应用于UDP
? ? ? ? ? ? ? ? ????????组播数据报不会产生ICMP差错报文
? ? ? ? ? ? ? ? ????????不是所有D类地址都能作为组播地址
? ? ? ? ? ? ? ? 硬件组播
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 组播MAC地址以01-00-5E开头
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 收到组播数据报的主机还需要在软件层进行过滤，不属于本机要接收的组播数据报要丢弃
? ? ? ? ? ? ? ? ?实现组播需要：IGMP协议和组播路由选择协议
路由器
? ? ? ? ?三层设备的区别
? ? ? ? ? ? ? ? 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的不同网段
? ? ? ? ?路由表
? ? ? ? ? ? ? ? ?路由表可以得出转发表：转发表每一列都包含输出端口和某些MAC地址功能的映射
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