计算机网络04–从零开始学

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

1.学习目标

   虚拟互联网络的概念

  Ip地址与物理地址的关系

  传统的分类的ip地址，和五分类域间路由选择CIDR

  路由选择协议的工作原理

2.回顾网络层的主要任务  

网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。网络层使用的是IP协议因此也叫IP数据报。

网络层的另一个任务是选择合适的路由（因此路由器最高可能就用到网络层），使源主机运输层传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。

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，网络层不提供服务质量的承诺。

3.虚拟互联网络的概念：将不同的网络连接起来需要不同的中间设备  

物理层使用的中间设备叫转发器。

数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器。

网络层使用的中间设备叫做路由器。

网络层以上使用的中间设备叫网关。

当中间设备为转发器或这是网桥的时候，这仅仅是把一个网络扩大了，从网络层来看这也仅仅只是一个网络，而不是网络互联，路由器其实就是一台专用计算机，用来在互联网络中进行路由选择，有时候也称其为网关。许多的计算机网络通过路由器进行相连，并且使用相同的网际协议ip(tcp/ip体系中两个最重要的协议之一，也是最重要的互联网标准协议之一)那么互连后的计算机网络就是一个虚拟互连网络。使用ip协议的虚拟互连网成为ip网。好处就是当ip网的主机进行通信的时候就好像在一个单一的网络上进行通信一样（而真实的网络有很多种，用于满足不同用户的需求）如果在这种覆盖全球的ip网的上层使用TCP协议，那么就是现在的互联网。互联网可以由多种异构网络互联组成。

4.ip地址：IP地址就是给互联网上的每一台主机或路由器的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32位的标识符。

Ip地址有网络号和主机号组成，网络号是表示主机所连接到的网络，他在整个互联网的范围内是唯一的，主机号就是标识主机或路由器的，在前面网络号所指明的网络范围内是唯一的。

IP分为A,B,C,D,E类，

可以看出A类地址网络号占一个字节，第一位以固定为0，所以还有七位可以用，七位全0表示这个（this），全1表示环回测试，用作本主机的进程之间的通信使用。A类地址空间有2的31次方个，占整个ip地址空间的50%。

Ip地址与物理地址的关系：ip地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部，在网络层和网络层以上使用的是ip地址，而数据链路层以下使用的是硬件地址。当ip数据报放入数据链路层的MAC帧中以后，整个IP数据报就成为MAC帧中的数据，因而在数据链路层看不见数据报的ip地址。路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。

IP数据报由首部和数据部分组成，首部的前一部分是固定的长度，20个字节，是所有ip数据报所必须的。

5.划分子网和构造超网。划分子网的目的，：有效利用和规划IP地址

 A、B、C3类的地址范围比较大，造成IP地址浪费比较严重，为了提高IP地址的利用率，将ABC三个类别的地址在利用掩码进行再划分成更细的网段，尽量的节约IP地址的浪费！子网划分是增加了广播域,减少广播风暴造成的影响。

  划分子网：ip地址由两级变成了三级，网络号，子网号，主机号

  子网掩码：单单从ip数据报的首部，无法判断出源主机或目的主机是否进行了子网的划分，所以必须使用子网掩码，使用子网掩码的好处就是不管网络有没有划分子网，只要把子网掩码和ip地址进行逐位与运算，就立即得出网络地址来。划分子网增加了网络的灵活性，但却减少了能够连接在网络上的主机总数。

例子：已知IP地址是141.14.72.24，子网掩码是255.255.192.0，试求其网络地址；若子网掩码为255.255.224.0，其网络地址又为多少？（请写出详细步骤）

子网掩码转为2进制： 00000000

前两个字节都是1，所以网络地址的前两位是141.14，第四个字节是0，所以网络地址是141.14.x.0,所以运算第三个字节即可。

iP地址转化为2进制： 00001110 0 00011000

子网掩码转为2进制： 00000000  子网号是两位

划分子网时候的分组转发：路由表必须包含三项内容：目的网络地址，子网掩码，和下一跳的地址。

  1）从收到的数据报的首部提取目的IP地址D。

（2）先判断是否为直接交付。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”（AND操作），看结果是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则把分组进行直接交付（还需把D转换成物理地址，把数据报封装成帧发送出去），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（目的网络地址、子网掩码、下一跳地址），用其中的子网掩码和D逐位相“与”（AND），其结果为N。若N与该行的目的网络地址匹配，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。

将目的地址与原主机的子网掩码相与，如果等于源主机子网的网络地址，则就在本子网进行直接交付，不会经过路由器，如果不等就会转发到 默认的路由器进行间接交付，将目的地址挨着与路由表中的子网掩码相与，得出和结果和路由表该行的目的网络地址相比，如果相等就就找到了下一跳的地址。继续转发，直接转发到目的主机为止。

6.无分类编址CRID（构造超网）

   CIDR消除了传统的A类，B类,C类地址以及划分子网的概念，可以进一步提高ip资源的利用率。

  Ip地址变为：网络前缀+主机号

  比如：128.14.35.7/20 表示其中前20位是网络前缀，后面12位是主机号，那么久很容易知道这个地址所在地址快的最大地址和最小地址，CIDR使用32位的地址掩码，比如/20表示前面20个1后面12个0是地址掩码，也叫子网掩码。

  网际控制报文协议ICMP，允许主机或路由器报告差错情况，一个重要的应用就是分组网间探测Ping,Ping使用了ICMP回送请求与回送回答报文，ping是应用层直接使用网络层ICMP的一个例子，他没有通过运输层的TCP或UDP。

互联网路由选择协议：

 未完待续~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~