第四章 网络层【计算机网络】

第四章 网络层【计算机网络】

  • 前言
  • 推荐
  • 第四章 网络层
    • 4.1 网络层的几个重要概念
      • 4.1.1 网络层提供的两种服务
      • 4.1.2 网络层的两个层面
      • 例-路由表的建立
    • 4.2网际协议IP
      • 4.2.1 虚拟互连网络
      • 4.2.2 IP地址
      • 例-分类地址练习
      • 例-子网划分
      • 例-聚合超网
      • 4.2.3IP地址与MAC地址
      • 4.2.4地址解析协议ARP
      • 4.2.5IP数据报的格式
      • 例-IP数据表分片举例
    • 4.3 IP层转发分组的过程
      • 4.3.1 基于终点的转发
      • 4.3.2 最长前缀匹配
      • 4.3.3 使用二叉线索查找转发表
    • 4.4网际控制报文协议ICMP
      • 4.4.1 ICMP报文的种类
      • 4.4.2ICMP的应用举例
    • 4.5 IPv6
      • 4.5.1IPv6的基本首部
      • 4.5.2 IPv6的地址
      • 4.5.3 从IPv4向IPv6过渡
      • 4.5.4ICMPv6
    • 4.6互联网的路由选择协议
      • 4.6.1有关路由选择协议的几个基本概念
      • 4.6.2内部网关协议RIP
      • 例-RIP路由选择协议
      • 4.6.3 内部网关协议OSPF
      • 4.6.4外部网关协议BGP
      • 4.6.5路由器的构成
    • 4.7IP多播
      • 4.7.1IP多播的基本概念
      • 4.7.2在局域网上进行硬件多播
      • 4.7.3 网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议
    • 4.8虚拟专用网VPN 和网络地址转换NAT
      • 4.8.1虚拟专用网VPN
      • 4.8.2网络地址转换 NAT
    • 4.9多协议标记交换MPLS
      • 4.9.1 MPLS的工作原理
      • 4.9.2 MPLS首部的位置与格式
      • 4.9.3 新一代的MPLS
    • 本章的重要概念
    • 习题
      • 4-37
  • 补充
    • 划分子网后的转发分组举例
    • 划分子网的IPv4地址
      • 介绍
      • 定长的子网掩码
      • 变长的子网掩码
      • 习题
      • 小结
    • 补充习题
  • 最后

前言

2023-7-7 16:42:39

以下内容源自《【计算机网络】》
仅供学习交流使用

推荐

第三章 数据链路层【计算机网络】

计算机网络（第8版） 谢希仁 编著

第四章 网络层

4.1 网络层的几个重要概念

4.1.1 网络层提供的两种服务

在这里插入图片描述

4.1.2 网络层的两个层面

例-路由表的建立

在这里插入图片描述

PPT23
在这里插入图片描述

4.2网际协议IP

4.2.1 虚拟互连网络

在这里插入图片描述

直接交付、间接交付

4.2.2 IP地址

1.IP地址及其表示方法

点分十进制表示法

在这里插入图片描述

2.分类的IP地址

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3.无分类编址CIDR
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.IP地址的特点

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

例-分类地址练习

PPT105~PPT107
在这里插入图片描述

C
A
B
C
E
D

在这里插入图片描述

C 200.111.9.0
C 193.1.1.0
C 202.7.8.0
C 192.0.1.0

在这里插入图片描述

C 202.7.8.255 
C 192.0.1.255
C 193.1.1.255
B 191.0.255.255

例-子网划分

在这里插入图片描述

1.
网络地址：202.117.128.192&255.255.255.224=202.117.128.192
202.117.128.207&255.255.255.224=202.117.128.192
所以在

2.
102.63. 1000 0000.0
255.255.1111 0000.0
-----------------------------------
255.255.1000 1111.255

255.255.143.255

3.
2^(3+8)-2=2046

4.
1010xxx
B类地址

例-聚合超网

PPT188~PPT191
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.2.3IP地址与MAC地址

48b 32b
在这里插入图片描述
注意：

  • IP的源地址和目的地址
  • MAC帧的源地址和目的地址

发现：

  • IPxx不变
  • MAC每一段都不一样

为什么：

  • 自己想去（提示：三层和二层都是干什么的）

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.2.4地址解析协议ARP

在实际应用中，我们经常会遇到这样的问题:已经知道了一个机器（主机或路由器)的IP地址，需要找出其相应的硬件地址。地址解折协议ARP就是用来解决这样的问题的。图4-10说明了ARP协议的作用。

在这里插入图片描述
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4.2.5IP数据报的格式

在这里插入图片描述

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例-IP数据表分片举例

PPT59~PPT72
在这里插入图片描述
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在这里插入图片描述

4.3 IP层转发分组的过程

4.3.1 基于终点的转发

在这里插入图片描述
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4.3.2 最长前缀匹配

在这里插入图片描述

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4.3.3 使用二叉线索查找转发表

在这里插入图片描述

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4.4网际控制报文协议ICMP

在这里插入图片描述

4.4.1 ICMP报文的种类

在这里插入图片描述

4.4.2ICMP的应用举例

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.5 IPv6

在这里插入图片描述

4.5.1IPv6的基本首部

4.5.2 IPv6的地址

在这里插入图片描述
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4.5.3 从IPv4向IPv6过渡

4.5.4ICMPv6

4.6互联网的路由选择协议

4.6.1有关路由选择协议的几个基本概念

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4.6.2内部网关协议RIP

基于距离向量的
在这里插入图片描述
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例-RIP路由选择协议

PPT352~PPT358
在这里插入图片描述

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4.6.3 内部网关协议OSPF

开放最短路径优先

最短路径算法SPF

基于链路状态

4.6.4外部网关协议BGP

基于路径向量

4.6.5路由器的构成

4.7IP多播

4.7.1IP多播的基本概念

4.7.2在局域网上进行硬件多播

4.7.3 网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议

4.8虚拟专用网VPN 和网络地址转换NAT

4.8.1虚拟专用网VPN

在这里插入图片描述

4.8.2网络地址转换 NAT

4.9多协议标记交换MPLS

4.9.1 MPLS的工作原理

4.9.2 MPLS首部的位置与格式

4.9.3 新一代的MPLS

本章的重要概念

习题

4-37

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

修改后的路由表
目的网络	距离	下一跳/接口
N2		5		C
N3		9		C
N6		5		C
N8		4		C
N9		6		C

B更新后的路由表
目的网络	距离	下一跳/接口		说明
N1		7		A			不变
N2		5		C			替换
N3		9		C			添加
N6		5		C			更新
N8		4		E			不变
N9		4		F			不变

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补充

划分子网后的转发分组举例

PPT156~PPT
在这里插入图片描述
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划分子网的IPv4地址

4.2.3 IPv4地址的应用规划

介绍

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定长的子网掩码

在这里插入图片描述

首先来统计—下图中各网络所需的IP地址数量

在这里插入图片描述
划分分析

在这里插入图片描述

划分细节

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

通过本例可以看出，
采用定长的子网掩码进行子网划分，只能划分出2n个子网
其中n是从主机号部分借用的用来作为子网号的比特数量
每个子网所配的P地址数量相同，
容易造成IP地址的浪费。
例如，
图中的网络5只需要4个P地址,
但是我们只能给它分配32个IP地址，
这样就造成了IP地址的严重浪费。

变长的子网掩码

分析

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

通过本例，可以看出
采用变长的子网掩码进行子网划分
可以按需划分出相应数量的子网，
每个子网所分配到的IP地址数量可以不相同，
尽可能减少了IP地址的浪费。
例如，
图中的网络5只需4个IP地址，
我们也非常精确地给他分配4个IP地址，
没有造成IP地址的浪费。

习题

在这里插入图片描述

小结

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补充习题

一个单位分配到的网络地址是217.14.8.0,子网掩码是255.255.255.224。请将这组IP分为三个子网，要求地址不能浪费。则这三个子网的子网号和子网掩码是多少？

要采用变长的子网掩码进行划分，才能地址不浪费

255.255.255.224=255.255.255.11100000
217.14.8.000 00000

一个/27划为一个/28+两个/29
32个地址块划为1个16+两个8

划分的子网的设计
网络号		 主机号
217.14.8.000 0xxxx
217.14.8.000 10xxx
217.14.8.000 11xxx

划分子网细节
{ 217.14.8.0000 0000	217.14.8.0
{ 217.14.8.0000 1111	217.14.8.15

{ 217.14.8.0001 0000 	217.14.8.16
{ 217.14.8.0001 0111	217.14.8.23

{ 217.14.8.0001 1000 	217.14.8.24
{ 217.14.8.0001 1111	217.14.8.32

子网号及其子网掩码
217.14.8.0		255.255.255.240
217.14.8.16		255.255.255.248
217.14.8.24		255.255.255.248

或者
一个/27划为两个/29+一个/28
32个地址块划为两个8+1个16
子网号及其子网掩码
217.14.8.0		255.255.255.248
217.14.8.8		255.255.255.248
217.14.8.16		255.255.255.240

最后

2023-7-7 16:42:31

为众人抱薪者，已然冻毙于风雪。

祝大家考研上岸
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