四、网络层

  1. 如何将异构的网络进行互联?

TCP/IP在网络层采用标准化的网际协议IP,使物理层和数据链路层不同的异构网络进行互联,使用网络层的路由器进行异构网络的互联时,网络层协议也可以不同,但是网络层以上的协议必须相同

  1. 简述路由器的功能

1.路由选择:根据路由选择协议构造和更新路由表
2.分组转发:根据路由表将用户的IP数据报从合适的端口转发

  • 路由表是网络拓扑的最优化,由软件实现
  • 转发表是从路由表得出的转发过程的最优化,可由软件或硬件实现
  • 路由表项包括:目的网络IP地址、子网掩码、下一跳IP地址、接口
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    答案:
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  1. 网络层的拥塞控制

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  1. 简述网络层的路由算法

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  • RIP使用UDP进行传递,是因为RIP所接收到的路由信息都封装在UDP的数据报中
  • OSPF使用IP进行传递,是因为交换信息量太大,所以应该报文长度尽量短
  • BGP使用TCP进行传递,是因为不同自治系统间交换路由信息环境复杂,需要保证可靠传输
  1. IPV4简述

IPV4是一种报文分组格式
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  1. 简述网络地址转换NAT
  • 网络地址转换NAT是指将私网IP转化为公网IP进行数据传输的路由器软件
  • 私有IP只能用于局域网LAN,但是可以重复使用
  • 因特网对目的地址是私有地址的数据报一律不进行转发
  • NAT路由器至少有一个全球地址,可以让多个私有IP地址映射到同一个全球地址
  • 私有IP地址网段(不能出现在因特网上)
  1. A类网段有1个,即10.0.0.0~10.255.255.255
  2. B类网段有16个,即172.16.0.0~172.31.255.255.255
  3. C类网段有256个,即192.168.0.0~192.168.255.255
  1. 简述子网划分
  • 将IP地址的主机号再次划分,最终划分为三级,{<网络号>,<子网号>,<主机号>}
  • 子网中主机号全为0的地址为子网的网络号,主机号全为1的地址为子网的广播地址
  • 将IP地址有子网掩码逐位相与,可以得到该IP地址的相应子网地址
  • 同一子网的端系统端口必须设置相同的子网掩码
  • 划分的子网直接传输数据要通过路由器进行,自然减小了广播域的大小
  • 路由器的路由表含有目的网络地址、子网掩码和下一条地址
  • IP数据报路径:其他网络>>路由器>>目的子网>>目的主机
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  1. 无分类域间路由选择CIDR
  • 消除网络的分类划分,在软件支持下实现超网构造的一种IP地址划分
  • 无分类两级IP地址划分为{<网络前缀>,<主机号>}
  • 网络前缀相同的IP地址组成CIDR地址块,该地址块的所有地址聚合构成超网
  • CIDR地址块通常是2N-2,主机号全0表示网络号,主机号全1表示广播地址
  • CIDR进行路由表查找时,与最长前缀相同的进行匹配,常用二叉线索树进行匹配
  • IP数据报首部的源IP地址和目的IP地址在经过路由器时,不会改变,但MAC地址会重新封装改变

eg:对于128.14.32.5/20表示子网掩码是连续20个1和后续的12个0

已知CIDR记法的地址190.87.140.202/29,其中CIDR地址块中的最小地址,最大地址,地址掩码,相当于多少个c类地址?
解:
190.87.140.202/29 这里/29 表示是采用29位子网掩码即 255.255.255.248
190.87.140.20210111110 01010111 10001100 11001010
255.255.255.24811111111 11111111 11111111 11111000
1.CIDR地址与子网掩码相与得到主机号全为0的
网络号	190.87.140.20010111110 01010111 10001100 11001000
最小地址190.87.140.20110111110 01010111 10001100 11001001
最大地址190.87.140.20610111110 01010111 10001100 11001110
广播地址190.87.140.20710111110 01010111 10001100 11001111
该子网有6个B类地址(128~191),范围是:190.87.140.201190.87.140.206

  1. 地址解析协议ARP
  • 在实际网络的链路上传输数据帧时,最终必须使用硬件地址,所以使用ARP将网络层的IP地址解析为数据链路层的MAC地址
  • 解决了同一个局域网上的IP地址和硬件地址的映射问题
  • ARP工作在网络层,NAT工作在传输层
  • ARP的请求分组是广播发送的,响应分组是单播的(一个源IP发送到一个目的IP)
  • ARP使用的情况:
  1. 源主机使用ARP查询本网络的路由器MAC地址
  2. 路由器用ARP查找下一跳路由的MAC地址
  3. 目的主机的网络路由器使用ARP找到目的主机MAC地址
  4. 总ARP使用数 = 路由器数 + 1(源主机的ARP查询)
  1. 简述动态主机配置协议DHCP
  • DHCP是基于UDP的应用层协议,常用于给主机动态分配IP地址
  • DHCP服务器分配给客户的IP地址是临时的(租用期时长由DHCP服务器分配或客户提出要求)
  • DHCP服务器和客户端是通过广播的方式进行交互的,客户收到多个应答时,会挑选最先到达的
  1. 简述网际控制报文协议ICMP
  • ICMP是让主机或路由器报告异常和差错情况的的报文协议
  • ICMP有两种报文:1.ICMP差错报告报文 2.ICMP询问报文
  • 向源主机汇报类型:
  1. 终点不可达:发不过去数据
  2. 源点抑制:拥塞了让源点发慢点
  3. 时间超过:规定时间内接收到的数据报不完整
  4. 参数问题:数据报首部参数不正常
  5. 重定向:让主机改变路由
  • 不发送差错报文的情况
  1. 对ICMP差错报告报文不在发送ICMP差错报告报文
  2. 只对第一个分片发送ICMP差错报告报文
  3. 对组播地址不发送ICMP差错报告报文
  4. 对特殊地址数据报不发送ICMP差错报告报文
  • PING工作在应用层,使用ICMP询问报文中的回送请求和回答报文
  • Traceroute工作在网络层,使用了ICMP时间超过报文
  1. 解决IP地址耗尽的措施
  1. 采用无类别的编址CIDR
  2. 采用网络地址转换NAT
  3. 采用IPV6彻底解决
  1. IPV6

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  1. IP组播

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  1. 简述移动IP和动态IP的区别

动态IP指DHCP服务器动态分配给用户的临时性IP地址,移动IP指移动结点的永久IP地址

  1. 简述移动IP

1.功能实体

  • 移动结点
    具有永久IP地址的移动结点
  • 本地代理
    归属网络中代表移动结点的实体
  • 外部代理
    外部网络中代表移动结点的实体

2.网络地址的使用

  • 在本地网络使用主地址,不改变
  • 在外部网络使用副地址,动态改变

3.外网通信

  • 当移动结点到外地网络时,移动结点向本地代理注册新的位置的转交地址,当本地代理收到发往移动结点的数据分组时,会通过隧道转到转交地址,再由外部代理交付给移动结点
  1. 尽最大能力交付的含义
  • 不保证无差错
  • 不保证规定时间内交付
  • 可能重复交付
  • 首部校验和有错或缓存无空间可能会丢弃数据报
  1. 链路层广播和网络层广播有什么不同
  • 链路层广播指对局域网内的所有MAC帧进行广播
  • 网络层广播是通过因特网实现对目的网络上的所有主机进行广播IP数据报
  1. 局域网内计算机A通过广播发送ARP请求分组寻找计算机B的地址,请问哪个设备进行响应?

1.计算机A和计算机B在同一个局域网上,则计算机B发送ARP响应分组
2.计算机A和计算机B不在同一个局域网上,则计算机A连接的路由器转发ARP响应分组并给出自己的硬件地址

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