网络工程师教程学习笔记-第6章 网络互连与互联网

第6章 网络互连与互联网

6.1 网络互连设备

中继器reapter、HUB工作于物理层；网桥bridge和交换机switch工作于数据链路层；路由器router工作于网络层；网关gateway工作于网络层以上的高层协议。

1、中继器

传输的信号：比特流，bit，位，0、1信号

工作于物理层，只是起到扩展传输距离的作用。

功能：对信号进行再生和发送。

以太网中限制最多使用4个中继器，即最多由5个网段组成——5-4-3规则：5个网段、4个中继器、3个网段接PC。

集线器HUB就是一个多端口中继器。

2、网桥

工作于数据链路层。

分析的地址：MAC

功能：分析帧地址字段，决定是否把收到的帧转发到另一个网段上。

交换机是一种多端口网桥。

3、路由器

工作于网络层。

处理的地址：IP。

功能：导航，找路，根据路由表进行分组转发。

4、网关

功能：连接网络层之上的执行不同协议的子网，组成异构型因特网，对对互不兼容的高层协议进行转换（翻译和变换）。

5、由于人们习惯用语有些模糊不清，有时并不区分路由器和网关，而把在网络层及其以上进行协议的互连设备统称为网关，即：路由器就是一种网关。

6.2 广域网互连

1、面向连接：打电话

2、无连接：广播

6.3 IP协议

1、IP地址

VLSM （Vareiable Length Subnetwork Mask）可变长子网掩码，在IP地址的后面加上“/位数”表示子网掩码中“1”的个数。

D类地址是组播地址。实现组播需要：①能识别组播地址的路由器，叫组播网关；②主机能够发送组播数据报；③主机能够接收组播报文。

E类地址保留作为科研之用，IPV6就是在此基础上扩展的。

2、IP协议的操作

1）数据报生存期 TTL

功能：避免回路，无休止地巡回。办法：规定数据报有一定的生存期。每经过一个路由器，计数器加1，计数器超过一定的计数值，数据报就被丢弃。

2）分段和重装配

IP协议使用4个字段处理分段和重装配问题>报文ID、数据长度、段偏移值、M标志

报文ID：唯一标识，由源站和目标站地址、产生数据的协议层标识符、该协议层提供的顺序号组成；

数据长度：字节数；

段偏移值：分段在原来数据报中的位置；

M标志：表示是否为最后一个分段。

MTP（最大传输单元）1500

3）差错控制和流控

无连接的网络操作不保证数据报的成功提交。出错信息提交给上层协议处理。

3、IP协议的数据单元

6.4 ICMP协议

ICMP （Internet Control Message Protocol）因特网控制报文协议，属于网络层。探子，探路。ICMP报文封装在IP数据报中传送，不保证可靠地提交。

11种ICMP报文：

3：拐了两个弯，目标不可达

11：类似“‖”，超时（到达生存期或一定时间内无法重装配）

4：事故，源抑制（缓冲资源耗尽或即将发生拥塞）

12：要儿，参数问题

5：拐一个弯，（路由）重定向

8/0：8喇叭口，喊话；0没回声

13/14：一生一世，时间（戳）

17/18：一起摇摆，地演（地址掩码）

前5个：差错控制报文；后6个：询问报文

ICMP报文命令：PING回声；Traceroute（linux） / Tracert （windows）

6.5 TCP和UDP协议

TCP传输控制协议、UDP用户数据报协议，它们都工作于传输层。TCP是面向连接的，UDP是无连接的；TCP （Transmission Control Protocol）、UDP （User Datagram Protocol）。

1、TCP协议

IP不检查数据、ICMP中没有数据、UDP检查包头和数据是任选的

常用端口号：

POP3：110； SMTP：25；Telnet：23；FTP：21

TCP建立连接的三次握手：

顺序号＝某个值Y；③发送方回答 ACK＝1 的段，接收顺序号＝Y+1，连接正式建立。

2、TCP拥塞控制

1）重传计时器：通过观察最近一段时间的报文时延估算当前的往返时间；2）小窗口，慢启动；

3）拥塞控制：发送窗口缩小为原来的一半，超时重传时间间隔扩大一倍3、UDP协议

在IP协议之上加上端口寻址功能

校验和任选，当校验和置0时，对数据不进行校验；

6.6 域名和地址

internet 3级地址：网络地址+主机地址+端口地址

1、域名系统

2、地址解析协议

代理ARP，路由器“代理”目标主机回答ARP请求，实现不同子网之间的通信；

反向ARP，用于无盘工作站。无盘工作站无法保存IP地址，它的IP地址由RARP服务器保存。当无盘工作站启动时，广播一个RARP请求分组，RARP服务器响应这个请求，把IP地址返回给工作站。

6.7 网关协议

1、自治系统

自治系统内部执行 IGP （Interior Gateway Protocol），不同的自治系统之间用 EGP （Exterior Gateway protocol）

2、外部网关协议

最新的外部网关协议叫 BGP （Border Gateway Protocol）边界网关协议。

BGP4 广泛应用于不同的ISP之间的网络，成为事实上的Internet外部路由协议标准。

BGP4 支持无类域间路由 CIDR

BGP4+ 支持 IPV6

3、内部网关协议

常用的是 RIP （小网络）和 OSPF （大网络）

IGRP 和 EIGRP 支持根据带宽、延迟等多种因素计算通路费用