清华大学计算机网络net2

计算机网络原理——网络层主要内容Internet网络层概述IP协议IP协议概述IP数据报IP地址子网和掩码IP协议的主要功能无连接的数据报传输数据报路由差错处理—ICMP协议ARP/RARP协议ARP协议RARP协议地址转换举例路由协议概述内部网关路由协议RIPOSPF外部网关路由协议BGP计算机网络原理——网络层INTERNET网络层概述在网络层，Internet可以看成是自治系统的集合，是由网络组成的网络。网络之间互联的纽带是IP(InternetProtocol)协议。计算机网络原理——网络层INTERNET网络层概述提供无连接的数据报传输机制设计思想为“尽力传送”不能保证传输的可靠性(有数据丢失，无差错恢复)纠错重传问题交由传输层来解决特点是快速、简单、效率高实现点到点的传输：网络层的对等实体间不存在任何中间设备。通信子网的最高层，对传输层提供统一格式的数据报，是异种网络互连的基础。...IP/ICMPEthernetFDDITokenRingPPP数据报计算机网络原理——网络层Internet网络层的通信方式单播通信(unicasting)一台主机将数据发送到另外一台主机上。源地址和目的地址都是IP地址。广播通信(broadcasting)一台主机将数据发送给同一个网络/子网中的所有主机。源地址为IP地址，目的地址为本网络/子网的广播地址。组播通信(multicasting)一台主机将数据发送给同组的主机。可以避免广播通信的广播风暴，减少网络通信流量。计算机网络原理——网络层Internt网络层主要协议Internet网络层存在两种类型的协议：RoutedProtocols和RoutingProtocols。RoutedProtocols的主要协议包括：IP(InternetProtocol)：完成无连接的数据报传输和路由功能。ICMP(InternetControlMessageProtocol)：用于网络层的差错与控制报文的传输。IGMP(InternetGroupManagementProtocol)：用于将UDP数据报发送给同组主机。ARP/RARP(The(Reverse)AddressResolutionProtocol)：用于网络层地址(IP地址)与数据链路层地址(MAC地址)之间的映射。RoutingProtocols包括：RIP(RoutingInformationProtocol)：是“距离向量”协议族中最简单的一种。距离的衡量标准是到达目的地需要经过的中间结点的数目(Hop)。OSPF(OpenShortestPathFirst)：是“链路状态协议”的一种，通过计算自己到自治系统中其他路由器的最短路径来路由。BGP(ExteriorGatewayProtocol)：是自治系统间的路由协议，又称域间路由协议。计算机网络原理——网络层IP协议概述IP协议采用无连接的数据报机制，对数据进行“尽力传输”，即只负责将分组发送到目的主机，不管传输正确与否，不作验证，不发确认，也不保证分组的到达顺序。IP协议是点到点的，不可靠的。Internet的可靠性体现在传输层—TCP协议，所以Internet只提供可靠的端到端通信。IP协议的主要功能：无连接的数据报传输数据报路由（IP路由）差错检验—由ICMP协议完成实际上，任何IP协议模块，都必须提供ICMP实现。计算机网络原理——网络层IP协议主要内容IP协议概述IP数据报报头(20Bytes的固定部分和变长的可选部分)＋TCP数据IP地址32bits的二进制地址，由网络标识位和主机标识位组成。子网和掩码为了便于管理，任何网络可以再划分成子网。子网对内部网络独立存在，对远程网络是透明的。IP协议的主要功能无连接的数据报传输分段，分段的传输和控制，分段重组数据报路由路由表和工作流程差错处理—ICMP协议计算机网络原理——网络层IP数据报IP数据报由报头和正文部分构成，正文部分就是来自传输层的数据。IP报头包括20个字节的固定部分和变长(最长40字节)的可选部分，从左到右传输。IP报头TCPSegmentIP数据报计算机网络原理——网络层IP报头Version：4bits(版本域)目前使用最广的v4，最新的版本是v6。IHL：4bits(IPHeaderLength)最小为5，最大为15，单位为32-bit。TypeofService：8bits(服务类型域)Bits0-2：Precedence，8种不同的优先级。Bit3：0=NormalDelay，1=LowDelayBit4：0=NormalThroughput，1=HighThroughputBit5：0=NormalRelibility，1=HighRelibilityBit6-7：ReservedforFutureUse目前，几乎所有路由器都忽略服务类型域。计算机网络原理——网络层IP报头Totallength：16bits(总长度域)包括报头和正文，最长为65535字节。Identification：16bits(标识域)用于让目的主机判断新来的分段属于那个分组，属于同一分组的分段具有同样的标识值。Flags：3bitsBit0：reserved,mustbezeroBit1：(DF)0=MayFragment,1=Don'tFragment.DF位置1，表示不允许路由器对该数据报分段，因为目的主机不能重组分段。这意味着该数据报可能需要绕过最优路径上的小分组网络，而选择次优路由。所有机器都能够接收小于等于576字节的分组/分段。Bit2：(MF)0=LastFragment,1=MoreFragments.除最后一个段外的所有段都要置MF位。计算机网络原理——网络层IP报头Fragmentoffset：3bits(段偏移量)此域的基本单位是8bytes。除最后段外的其他段的取值应是8字节的倍数。TimeToLive：8bits(生存期TTL)用于限制分组的生存周期，防止其在网络中无限制的转发。在实际实现中，分组/分段每经过一个路由器TTL减1，为0则丢弃，并给源主机发送一个告警分组。Protocol：8bits(协议域)上层使用哪种传输协议。如果传输层协议是TCP，取值为6；如果传输层协议是UDP，取值为17。计算机网络原理——网络层IP报头Headerchecksum：16bits(头部校验和)只对IP报头做校验。算法：报头的每16位求反，循环相加(进位加在末尾)，后再求反。如果报头正确，结果应为零。按照经验，这个简单的算法是够用了，但也可以用CRC校验来代替。头部校验和在每个节点都需要重新计算。SourceAddress：32bits(源地址)发送主机的IP地址。DestinationAddress：32bits(目的地址)接收主机的IP地址。计算机网络原理——网络层IP报头Options：variable(选项)选项域便于为后续版本引进新信息，提供了可扩展能力。每种选项用一个字节标明选项类型，一个字节标明长度(可有可无)，其余时若干数据字节。每种选项的总长度为4字节的倍数，不够则填充，最长为40字节。已经定义了五种选项，但是并不是所有的路由器都支持全部五种选项。计算机网络原理——网络层IP报头选项Security(安全性)说明信息的安全程度。实际上，所有路由器都忽略此选项。Strictsourcerouting(严格源路由)将从源到目的地的完整路径上所有的IP地址都记录下来。数据报必须严格地按照这条路径传送。当路由器崩溃时，该字段可用于发送紧急分组或测量时间。Loosesourcerouting(松散源路由)同样是一系列的IP地址，但只要求该数据报按照指定次序遍历所列的路由器，不是一条严格路径，可以穿越其它路由器。Recordroute(记录路由)另该数据报穿越的路由器将其IP地址加到选项域，但现在已经不够用了。Timestamp(时间戳)在记录路由的同时还记录一个32位的时间标记，用于路由算法的纠错。Back