计算机网络知识点总结（第四章网络层）

基于计算机网络（第7版）谢希仁编著。

第四章网络层

网络层提供两种服务：

面向连接的虚电路服务。特点：保证服务质量，可靠
无连接的数据报服务。特点：“尽最大努力交付”，不保证质量

互联网采用的设计思路：

网络层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。

虚电路服务与数据报服务的对比：

网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，也是最重要的互联网标准协议之一。

TCP/IP体系中的网络层常常被称为网际层或IP层。

五种不同的中间设备：

物理层：转发器
数据链路层：网桥/桥接器
网络层：路由器
网桥和路由器的混合物：桥路器
网络层以上：网关

IP地址

A、B、C类IP地址都由两个固定长度的字段组成，第一个字段是网络号，第二个字段是主机号。一个IP地址在整个互联网范围内是唯一的。
IP地址::={<网络号>,<主机号>}IP地址 ::= \{<网络号>,<主机号>\} IP地址::={<网络号>,<主机号>}

A类、B类和C类地址都是单播地址（一对一通信），是最常用的。

A类地址：1.0.0.0—126.0.0.0
① 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。
范围（10.0.0.0—10.255.255.255）
② 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试。
B类地址：128.0.0.0—191.255.0.0
① 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址
② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。
191.255.255.255是广播地址，不能分配。
C类地址：192.0.0.0—223.255.255.0
192.168.X.X是私有地址。（192.168.0.0—192.168.255.255)
D类地址：224.0.0.0—239.255.255.255
多播地址
E类地址：240.0.0.0—255.255.255.254
保留为今后使用

重要特点：

路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组
路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发
IP地址是标志一台主机（或路由器）和一条链路的接口
用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络
所有分配到网络号的网络都是平等的
一个路由器至少应连接两个网络。路由器总是具有两个或两个以上的IP地址，即路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址。
在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的

IP地址是一种逻辑地址

地址解析协议ARP：

功能：地址间的转换
要点：在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用该网络的硬件地址。
①主机ARP高速缓存中存放一个从IP地址到硬件地址的映射表
②当主机A要向本局域网上的某台主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址
③如有，查出其对应的硬件地址
④没有，自动运行ARP，找出主机B的硬件地址

IP数据报的格式：

首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。
最大传输单元MTU 1500字节

在路由表中，对每一条路由最主要的是以下两个信息：
（目的网络地址，下一跳地址）

划分子网：

IP地址中增加一个“子网号字段”，使两级IP地址变成三级IP地址。划分子网已成为互联网的正式标准协议。

从网络的主机号借用若干位作为子网号，主机号也就相应减少了同样的位数。
IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}IP地址 ::=\{<网络号>,<子网号>,<主机号>\} IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}

子网掩码：

子网掩码1的位置为网络号和子网号，0的位置为主机号。
把子网掩码和收到的数据报的目的IP地址逐位相“与”（有0为0），得出所要找的子网的网络地址。
不管网络有没有划分子网，只要把子网掩码和IP地址进行逐位的“与”运算，就立即得出网络地址来。

★使用子网时分组的转发：

使用子网划分后，路由表包含：目的网络地址、子网掩码和下一跳地址。
分组转发算法：
（1）从收到的数据报的首部提取目的IP地址D。
（2）对路由器直接相连的网络逐个进行检查：用各网络的子网掩码和D逐位相“与”，看结果是否和相应的网络地址区配。若区配，把分组直接交付，转发任务结束；否则就是间接交付，执行（3）
（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行（4）
（4）对路由表中的每一行，用其中的子网掩码和D逐位相“与”，其结果为N。若N与该行目的网络地址区配，则把数据报传送给该行指明的下一跳路由器；否则执行（5）
（5）若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则执行（6）
（6）报告转发分组出错

无分类编址CIDR（构成超网）：

CIDR使IP地址从三级编址又回到了两级编址：
IP地址::={<网络前缀>,<主机号>}IP地址 ::=\{<网络前缀>,<主机号>\} IP地址::={<网络前缀>,<主机号>}
CIDR使用“斜线记法”，或称CIDR记法，即在IP地址后面加上斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数。
它还使用32位的地址掩码。1的个数就是网络前缀的长度，斜线后的数字就是1的个数。

例：128.14.35.7/20=10000000 00001110 00100011 00000111
其地址掩码：11111111 11111111 11110000 00000000

每一个CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂。前缀长度不超过23bit的CIDR地址块都包含了多个C类网络，这些C类网络合起来就构成了超网。

最长前缀区配：

从区配结果中选择具有最长网络前缀的路由。（最精确）

网际控制报文协议ICMP

PING，用来测试两台主机间的连通性

外部网关协议 BGP

内部网关协议RIP：

基于距离向量的路由选择协议

距离向量算法:

对地址为X相邻路由器发送来的RIP报文。把“下一跳”地址都改为X，把所有的“距离”字段值加1
若原来的路由表中没有目的网络N，则把该项目添加到路由表中
否则，若下一跳路由器地址是X，用收到的项目替换原有的项目
否则，若收到的项目中距离d小于原有距离，更新
否则什么也不做
若3分钟还没收到相邻路由表的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即把距离置为16（距离16表示不可达）

优点：

实现简单，开销小

缺点：

当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器（坏消息传播的慢）
限制了网络的规模。随着网络规模的扩大，开销也就增加。

适用于中小型网络。

路由器的作用：

用于不同网络（子网）之间的转发访问，选路，优化

转发数据时使用的地址：

目的主机的IP地址

IPv6中，每个地址占128位，使用冒号十六进制记法。

网际组管理协议IGMP

隧道技术：适用于多播组的位置地理上很分散的情况

虚拟专用网VPN

网络地址转换NAT

例题：

4-52
4-54
4-58

计算机网络知识点总结（第四章网络层）相关推荐

计算机网络总结：第四章网络层
第四章网络层 4.1 概述 4.1.1 转发和路由选择转发(forwarding):当一个分组到达路由器的一条输入链路时,路由器必须将该分组移动到适当的输出链路路由选择(routing):当分组 ...
计算机网络学习笔记——第四章网络层（上）
第四章网络层(上) 一.网络层功能网络层主要任务是把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务.网络层传输单位是数据报. 功能一:路由选择与分组转发功能二:异构网络互联功能三: ...
【计算机网络】知识点整理第四章网络层（王道考研视频学习记录）
网络层 4.1 4.1.1功能概述 4.1.2 电路交换.报文交换与分组交换 4.1.3 数据报与虚电路 4.2 路由算法与路由协议概述 4.3 4.3.1 IP 数据报格式 4.3.2 IP数据报分 ...
计算机网络知识点总结-第四章：网络层
0.本章思维导图: 1.网络层提供的两种服务 *网络层提供服务的特点:网络层向上只提供简单的.无连接的.尽最大努力交付的数据报服务,不保证可靠通信虚电路服务:保证可靠通信,必须建立连接思路:可靠通 ...
计算机网络题库---第四章网络层
主要选取谢希仁第八版,复习资料 1. 网络层向上提供的服务有哪两种?试比较其优缺点. 答:虚电路服务,数据报服务概念: 虚电路服务计算机进行通信前应先建立一条虚电路,然后双方沿着已建立的虚电路发送 ...
计算机网络原理【第四章网络层】课后习题答案
1.网络层向上提供的服务有哪两种?是比较其优缺点. 网络层向运输层提供 "面向连接"虚电路(Virtual Circuit)服务或"无连接"数据报服务前者预约了 ...
计算机网络（第四章网络层）
第四章网络层 4.1_网络层提供的两种服务 (1)虚电路服务 (2)数据报服务 4.2_网络协议 4.2.1_虚拟互连网络 4.2.2_分类的IP地址 (1)分类IP地址三种分类方法 IP 地址的一 ...
计算机网络（第7版）谢希仁著学习笔记第四章网络层
计算机网络(第7版)谢希仁著学习笔记第四章网络层第四章网络层 4.3划分子网和构造超网 p134 4.3.1划分子网 4.3.2使用子网时分组的转发 4.3.3无分类编址CIDR(构建超网) ...
计算机网络华南理工大学期末重点第四章网络层谢希仁
计算机网络华南理工大学期末重点第四章网路层 <计算机网络(第七版)>谢希仁前言笔者是自动化专业,以下是大二上学期期末时,整理的一些复习笔记,既一些常考点,这是第四章<网络层 ...

计算机网络知识点总结（第四章网络层）