《計算機網絡-自頂向下》筆記-第四章-網絡層-IP協議

對於互聯網的網絡層來講，其提供的服務很是簡單：

• 轉發
• 路由選擇

網絡層可能提供的服務

網絡服務模型：

• 確保交付
• 保證延遲的確保交付
• 有序交付
• 確保最小帶寬
• 確保最大時延抖動
• 安全性服務

那麼IP協議提供以上那些服務呢？

答案就是：一個也不提供

• 不 確保交付
• 不 保證延遲的確保交付
• 不 有序交付
• 不 確保最小帶寬
• 不 確保最大時延抖動
• 沒有 安全性服務

數據報網絡

IP協議構建的網絡就屬於數據報網絡

特色：

• 無需創建鏈接，維持狀態信息
• 使用轉發表決定分組輸出端口
• 經過最長前綴匹配原則進行查詢轉發表

路由器工做原理

• 輸入端口 - 從物理層接收數據，拆封分組、查看相應協議層頭部，查詢轉發表放進發送隊列
• 交換結構 - 負責發送隊列到輸出隊列的運輸
• 輸出端口 - 拿到輸出隊列的數據，而後封上相應協議層的頭部，送給物理層
• 路由選擇處理器 - 負責執行路由選擇，更新轉發表，以及一些控制功能

網絡層的三個主要組件

IP協議

IPV4數據報格式

• 版本：規定了IP協議版本
• 首部長度
• 服務類型：區分不一樣類型的IP數據報
• 數據報長度
• 標識、標誌、片偏移：用於IP數據報分片
• 壽命：一個數據報能夠被路由處理的次數
• 協議：用於IP的多路複用和分解，即應將數據交付給上層的那個協議，TCP仍是UDP。
• 首部檢驗和
• 源和目的IP地址
• 選項：用於擴展IP首部
• 數據

IPV4編址

• 總長度爲32位
• 通常以8位一組
• 子網：具備相同的前半部分地址的一組IP地址構成的網絡
• 編址方案：
  • 無類別域間路由選擇
  • 分類編址

DHCP

是一種用於自動分配IP地址且即插即用的協議，使用UDP做爲輸運層服務

對於一個新加入網絡的電腦：

1. DHCP服務器發現。經過設置源ip地址爲0.0.0.0，且目的ip地址爲255.255.255.255的UDP分組，在網絡中廣播
2. DHCP服務器提供。DHCP監聽到廣播，使用一個 DHCP提供報文 向客戶做出響應(繼續以廣播的形式發出，由於此時客戶依舊沒有本身的IP地址)
3. DHCP請求。客戶獲得響應後，發送一個 DHCP請求報文，回顯響應的配置參數
4. DHCP ACK。服務器迴應一個 DHCP ACK報文，響應客戶的請求報文

NAT

從目的來講，NAT技術使得多臺電腦能夠經過一個公共ip上網，且不發生衝突。

其行文的核心在於，從路由器(具有公共IP的設備)攔截全部的分組，修改其ip地址和端口，並記錄這種修改產生相應的映射，發送修改後的分組，接收時執行相反的步驟。

路由選擇算法

分類

全局仍是分散：

• 全局式路由選擇算法(鏈路狀態算法)：
  • 須要事先知道網絡整體的分佈圖
• 分散式路由選擇算法(距離向量算法)：
  • 無需知道網絡整體的分佈圖

動態仍是靜態：

• 靜態路由選擇
• 動態路由選擇

是否負載敏感：

• 負載敏感算法
• 負載遲鈍算法

因特網控制報文協議(ICMP)

• 用於主機和路由器彼此溝通訊息
• 構建於IP協議之上(由於其報文位於爲IP數據報的數據字段)