2011計(jì)算機(jī)考研備考筆記之網(wǎng)絡(luò)層_跨考網(wǎng)

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(一) 網(wǎng)絡(luò)層的功能? 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)原則,路由與轉(zhuǎn)發(fā)的區(qū)別和工作原理,擁塞控制的一半處理方式.
(二) 路由算法 靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由的劃分原則,距離-向量路由算法 ,鏈路狀態(tài)路由算法 ,層次路由路由選擇算法及其分類,Dijstra算法(求最短路由),OSPF部分詳細(xì)講解,. D-V法和L-S法(距離矢量法和鏈路狀態(tài)法),介紹計(jì)算路由的方法,并寫出路由表、畫出路由樹.
(三) IPv4? IPv4分組原則,是一種分等級(jí)的地址結(jié)構(gòu).IPv4地址與NAT,地址轉(zhuǎn)換的必要性和原理.子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼的基本思路和具體實(shí)踐中的注意事項(xiàng).CIDR的概念和作用,即消除了傳統(tǒng)的 A 類、B 類和 C 類地址以及劃分子網(wǎng)的概念,有效地分配 IPv4 的地址空間.
從概念上說,IP地址的層次結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)重要特性:
??每臺(tái)主機(jī)分配了一個(gè)唯一的地址.
??網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)的分配必須全球統(tǒng)一,但主機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)可由本地分配,不需全球一致.
IP地址有不同的版本:IPv4、IPv6.現(xiàn)以當(dāng)前因特網(wǎng)使用的IPv4(第4版本)為例說明IP編址,因特網(wǎng)(IP網(wǎng))為每臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)唯一的4字節(jié)(32比特)IP地址.為了便于管理,把這32位地址按分級(jí)地址空間的樹形表示法分為兩個(gè)部分:網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)(net-id,host-id).主機(jī)號(hào)為全0的網(wǎng)絡(luò)地址定義為網(wǎng)絡(luò)號(hào),它標(biāo)識(shí)因特網(wǎng)上的唯一網(wǎng)絡(luò).
4字節(jié)的IP地址,采用"點(diǎn)分十進(jìn)制"的方法來表示,例如,202.119.224.93.每一個(gè)十進(jìn)制數(shù)表示4個(gè)字節(jié)中的一個(gè),排列次序從左到右.由于每個(gè)字節(jié)為8比特,所以每個(gè)十進(jìn)制數(shù)只允許在0~255范圍內(nèi).根據(jù)因特網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模,IP地址可分為A類、B類、C類、D類和E類.
(1) A類網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)號(hào)為1字節(jié),定義最高比特為0為A類網(wǎng)識(shí)別符,余下7比特為網(wǎng)絡(luò)號(hào),主機(jī)號(hào)則可有24比特編址.可見A類網(wǎng)支持大型網(wǎng)絡(luò),可用網(wǎng)絡(luò)號(hào)為126個(gè),每個(gè)A類網(wǎng)可含224=16777216個(gè)主機(jī)號(hào).比如,IP地址為15.1.2.25,是A類網(wǎng),其網(wǎng)絡(luò)號(hào)為15,主機(jī)號(hào)為1.2.25.
(2) B類網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)號(hào)為2字節(jié),定義最高二比特為10為B類網(wǎng)識(shí)別符,余下14比特為網(wǎng)絡(luò)號(hào),主機(jī)號(hào)則可有16比特編址.B類網(wǎng)是中型網(wǎng)絡(luò),可用網(wǎng)絡(luò)號(hào)為16382個(gè),每個(gè)B類網(wǎng)可含216=65536個(gè)主機(jī)號(hào).
(3) C類網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)號(hào)為3字節(jié),定義最高三比特為110為C類網(wǎng)識(shí)別符,余下21比特為網(wǎng)絡(luò)號(hào),主機(jī)號(hào)僅有8比特編址.C類網(wǎng)是小型網(wǎng)絡(luò),可用網(wǎng)絡(luò)號(hào)為2097150個(gè),每個(gè)C類網(wǎng)可含28=256個(gè)主機(jī)號(hào),可用主機(jī)號(hào)為254個(gè).
(4) D類網(wǎng):不分網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào),定義最高四比特為1110為D類網(wǎng)址識(shí)別符,表示一個(gè)多播地址,即多目的地傳輸,可用來識(shí)別一組主機(jī).
如何識(shí)別任一IP地址的屬性？只須從點(diǎn)分法的最左一個(gè)十進(jìn)制數(shù),就可判斷其歸屬.例如,1~126屬A類網(wǎng)址,128~191屬B類網(wǎng)址,192~223屬C類網(wǎng)址,224~239屬D類網(wǎng)址.除了以上四類網(wǎng)址外,還有E類地址,暫未使用.
對(duì)于因特網(wǎng)IP地址中有特定的專用地址,不作分配:
(1) 主機(jī)地址全為"0"
不論哪類網(wǎng)絡(luò),主機(jī)地址全為"0"表示指向本網(wǎng),常用在路由表中.例如,18.0.0.0表示其網(wǎng)絡(luò)號(hào)為18.
(2) 主機(jī)地址全為"1"
主機(jī)地址全為"1"表示廣播地址,向特定的所在網(wǎng)上所有主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào).例如,IP地址為202.119.224.225,是要求指向202.119.224網(wǎng)上的所有主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào).
(3) 4字節(jié)32比特全為"1"
若IP地址4字節(jié)32比特全為"1",表示僅在本網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行廣播發(fā)送.
(4) 網(wǎng)絡(luò)號(hào)127
TCP/IP協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)號(hào)127不可用于任何網(wǎng)絡(luò).其中有一個(gè)特別地址:127.0.0.1稱之為回送地址(loopback),它將信息通過自身的接口發(fā)送后返回,可用來測(cè)試端口狀態(tài).
ARP協(xié)議是解決同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射問題.DHCP協(xié)議透過 "租約" 的概念,有效且動(dòng)態(tài)的分配客戶端的 TCP/IP 設(shè)定,包括IP地址,子網(wǎng)掩碼,網(wǎng)關(guān),DNS等.ICMP協(xié)議 允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常情況的報(bào)告,闡明ICMP 不是高層協(xié)議,而是IP層的協(xié)議,是為 IP 層數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù),加上數(shù)據(jù)報(bào)的首部,組成 IP 數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去,典型應(yīng)用如ping, tracert等.
(四) IPv6?
IPv6的主要特點(diǎn),IPv6地址的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),包括擴(kuò)展的地址層次結(jié)構(gòu),首部格式,選項(xiàng),允許協(xié)議繼續(xù)擴(kuò)充,支持即插即用(即自動(dòng)配置),支持資源的預(yù)分配.
IPv6數(shù)據(jù)包有一個(gè)IPv6報(bào)頭、多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭和一個(gè)上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元組成.
IPv6報(bào)頭 (IPv6 Header)
每一個(gè)IPv6數(shù)據(jù)包都必須包含報(bào)頭,其長(zhǎng)度固定為40字節(jié).IPv6基本報(bào)頭也稱之為固定報(bào)頭.固定報(bào)頭包含8個(gè)字段,總長(zhǎng)度為40個(gè)字節(jié).這8個(gè)字段分別為:版本、流量類型、流標(biāo)簽、有效載荷長(zhǎng)度、下一個(gè)包頭、跳限制、源IPv6地址、目的IPv6地址.
擴(kuò)展報(bào)頭 (Extension Header)
IPv6擴(kuò)展報(bào)頭是可能跟在基本IPv6報(bào)頭后面的可選報(bào)頭.IPv6數(shù)據(jù)包中可以包含一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭,當(dāng)然也可以沒有擴(kuò)展報(bào)頭,這些擴(kuò)展報(bào)頭可以具有不同的長(zhǎng)度.IPv6報(bào)頭和擴(kuò)展報(bào)頭代替了IPv4報(bào)頭及其選項(xiàng).新的擴(kuò)展報(bào)頭格式增強(qiáng)了IPv6的功能,使其具有極大的擴(kuò)展性.與IPv4報(bào)頭中的選項(xiàng)不同,IPv6擴(kuò)展報(bào)頭沒有最大長(zhǎng)度的限制,因此可以容納IPv6通信所需要的所有擴(kuò)展數(shù)據(jù).IPv6擴(kuò)展報(bào)頭是可能跟在基本IPv6報(bào)頭后面的可選報(bào)頭.為什么在IPv6中要設(shè)計(jì)擴(kuò)展報(bào)頭這種字段呢？我們知道在IPv4的報(bào)頭中包含了所有的選項(xiàng),因此每個(gè)中間路由器都必須檢查這些選項(xiàng)是否存在,如果存在,就必須處理它們.這種設(shè)計(jì)方法會(huì)降低路由器轉(zhuǎn)發(fā)IPv4數(shù)據(jù)包的效率.為了解決這種矛盾,在IPv6中,相關(guān)選項(xiàng)被移到了擴(kuò)展報(bào)頭中.中間路由器就不需要處理每一個(gè)可能出現(xiàn)的選項(xiàng)(在IPv6中,每一個(gè)中間路由器必需處理唯一的擴(kuò)展報(bào)頭是逐跳選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭),這種處理方式提高了路由器處理數(shù)據(jù)包的速度,也提高了其轉(zhuǎn)發(fā)性能.下面是一些擴(kuò)展報(bào)頭:
逐跳選項(xiàng)報(bào)頭(Hop-by-Hop Options header)
目標(biāo)選項(xiàng)報(bào)頭(Destination Options header)
路由報(bào)頭(Routing header)
分段報(bào)頭(Fragment header)
認(rèn)證報(bào)頭(Authentication header)
封裝安全有效載荷報(bào)頭(Encapsulating Security Payload header)
在典型的數(shù)據(jù)包中,并不是每一個(gè)數(shù)據(jù)包都包括所有的擴(kuò)展報(bào)頭.在中間路由器或目標(biāo)需要一些特殊處理時(shí),發(fā)送主機(jī)才會(huì)添加相應(yīng)擴(kuò)展報(bào)頭(具體擴(kuò)展報(bào)頭內(nèi)容下面會(huì)詳細(xì)講解).如果數(shù)據(jù)包中沒有擴(kuò)展報(bào)頭,也就是說數(shù)據(jù)包只包括基本的報(bào)頭和上層協(xié)議單元,基本報(bào)頭的下一個(gè)報(bào)頭(Next Header)字段值指明上層協(xié)議類型.
上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (Upper Layer Protocol Data Unit)
上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元一般由上層協(xié)議包頭和他的有效載荷構(gòu)成,有效載荷可以是一個(gè)ICMPv6報(bào)文、一個(gè)TCP報(bào)文或一個(gè)UDP報(bào)文.
【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】路由算法,子網(wǎng)劃分
【典型習(xí)題講解】子網(wǎng)劃分