第五章 网络层

思维导图

 

一、  概述

功能：将源端产生的数据包（分组）一路送达到目的机

1.  IP协议：

• IP地址（定位目的机）
• IP分组（解决信息的封装）
• IPv6（新一代的IP协议）

2.  路由选择协议：

• 距离矢量路由选择协议（实例：RIP）
• 链路状态路由选择协议（实例：OSPF）

3.  其他协议

• ARP
• ICMP
• CIDR
• NAT

源机和目的机之间的网络

• 数据报网络：提供无连接的服务
• 虚电路网络：提供面向连接的服务
• 

   

二、IP技术

IP的任务：提供一种尽力而为（best-effort）地把数据从源端传输到接收方的方法

被路由的协议

• IP地址
• IP分组/报

 分类：A、B、C、D、E

A类

B类

 

C类

D类：组播；E类：科研

保留地址

• 网络地址——主机部分全部为0
• 广播地址——主机部分全部为1
• 32位全为0——这个主机、这个网络；路由表中默认路由的目的地址
• 32位全为1——泛洪广播地址（Flood Broadcast），防止广播风暴，退化成本地广播
• 127.0.0.0 环回地址（ Lookback Network）
• 127.0.0.1 本机（ Lookback test）
• 169.254.0.0 非正常地址

子网规划

主/边界路由器

• 负责和外部联系
• 了解内部网络结构的机制：子网掩码
• 

目的IP地址与子网掩码按位与，得到网络地址，即路由表的查找路口

从主机位借位来创建子网，把大网络划分为小网络

• 

 

 IP寻址与MAC寻址比较

• IP寻址：找到目的机所在的网络
• MAC寻址：通过MAC地址定位到目的机
• 通常先通过IP寻址找到目的网络，再通过MAC寻址找到目的机
• 
• 

 

路由器处理过程

过程

 

 IP报文

协议版本：

报头长度：

区分服务：

数据报总长度：

数据报标识号：

标志、分片偏移：

生存时间：

用户协议：

报头校验和：

源、目的IP地址：

数据报选项：

填充：和选项一起，构成32的整数倍

 

WireShark：报文抓取工具

 

IPv6

解决目标：

• 支持几十亿台主机
• 缩减路由表的规模
• 简化协议，让路由器可以更快地处理分组
• 提供比IPv4好的安全性
• 更加关注服务类型（尤其是实时数据）
• 允许通过指定范围来支持组播传输
• 允许主机在不改变地址的情况下能够漫游
• 允许协议具有拓展性
• 新老协议共存多年

IPv6地址

表示：

• 每个16位组转换成对应的4位十六进制数表示   如：FE80
• 地址前缀长度用“/xx”的形式放在地址的后面      如：1::1/64
• 省略前导0
• 忽略全0，双冒号只能有一个

 

地址分类

• 单播地址（Unicast Address）
• 组播地址（Multicast Address）
• 任播地址（Anycast Address）

 

特殊地址

 

链路本地地址——单播地址

只用在链路—本地中（Link-Local）

本地链路地址由两大部分构成

• 前64位：FE80:0:0:0
• 后64位：EUI-64地址（由MAC地址生成）
  
  • MAC地址（48位）切成两半　　
  • 中间加上16位（15个连续1和1个0）　　
  • 64位地址的高位数起第七位变为1　　

 

 可聚合全球单播地址

 

 

 怎么做到即插即用？

 

InterfaceID由三种方式生成

• 手工配置
• EUI-64地址
• 随机生成

DHCPv6：Dynamic Host Configuration Protocol

 

IPv6分组

 

 

 基本报头、拓展报头和上层协议的关系

 

 

IPv6的过渡技术

• 双协议栈（Dual Stack）
• 隧道（Tunnel）
• 地址转换技术

 隧道技术

• 

 

翻译/转换技术

• IPv4与IPv6的相互转换