OSI第3層:網絡層
第 3 層使用了四個基本過程: 1) 編址;(IP地址) 2) 封裝;(源IP地址和目的IP地址) 3) 路由;(數(shù)據(jù)包選擇路徑并將其轉發(fā)到目的主機) 4) 解封。(網絡層解封該數(shù)據(jù)包,然后將數(shù)據(jù)包中包含的第 4 層 PDU 向上傳 送到傳輸層的相應服務。) 網絡層協(xié)議: 1) 在傳送用戶數(shù)據(jù)的網絡層執(zhí)行的協(xié)議包括: 2) Internet 協(xié)議第四版 (IPv4) 3) Internet 協(xié)議第六版 (IPv6) 4) Novell 互聯(lián)網分組交換協(xié)議 (IPX) 5) AppleTalk 6) 無連接網絡服務 (CLNS/DECNet) IPv4 的基本特征是: 1) 無連接 - 發(fā)送數(shù)據(jù)包前不建立連接。(無連接的意思就是:PC-A給PC-B發(fā)送數(shù)據(jù)包時,事先不和PC-B打招呼。如果數(shù)據(jù)包抵達目的順序出現(xiàn)錯誤,就只能靠上層服務來解決。) 2) 盡力(不可靠)- 不使用任何開銷來保證數(shù)據(jù)包送達。(IP 不具備管理和恢復未送達數(shù)據(jù)包或已損壞數(shù)據(jù)包的功能。) 3) 介質無關性 - 其運作與傳送數(shù)據(jù)的介質無關。 IPV4數(shù)據(jù)包報頭: 本課程將考慮以下 6 個關鍵字段: 1) IP 源地址(IP 源地址字段包含一個 32 位二進制值,代表數(shù)據(jù)包源主機的網絡層地址。) 2) IP 目的地址(IP 目的地址字段包含一個 32 位二進制值,代表數(shù)據(jù)包目的主機的網絡層地址。) 3) 生存時間 (TTL)(生存時間 (TTL) 是一個 8 位二進制值,表示數(shù)據(jù)包的剩余“壽命”。數(shù)據(jù)包每經一個路由器(即每一跳)處理,TTL 值便至少減一。當該值變?yōu)榱銜r,路由器會丟棄數(shù)據(jù)包并從網絡數(shù)據(jù)流量中將其刪除。此機制可以防止無法到達其目的地的數(shù)據(jù)在路由環(huán)路中的路由器之間無限期轉發(fā)。) 4) 服務類型 (QoS)(服務類型字段包含一個 8 位二進制值,用于確定每個數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級別。也就是說優(yōu)先處理誰的路由) 5) 協(xié)議 (此 8 位二進制值表示數(shù)據(jù)包傳送的數(shù)據(jù)負載類型,網絡層參照協(xié)議字段將數(shù)據(jù)傳送到相應的上層協(xié)議。) 6) 片偏移量(片偏移量字段用于標識數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)片在重建時的放置順序。也就是重組數(shù)據(jù)包) 更多片 (MF) 標志是標志字段中的一個位,與片偏移量共同用于數(shù)據(jù)包的分片和重建。如果設置了更多片標志位,則表示這并非數(shù)據(jù)包的最后一個數(shù)據(jù)片。當接收方主機收到 MF = 1 的數(shù)據(jù)包時,會檢查片偏移量以便了解此數(shù)據(jù)片在重建的數(shù)據(jù)包中應放置的位置。當接收方主機收到 MF = 0 且片偏移量中的值非零的幀時,會將該數(shù)據(jù)片作為重建的數(shù)據(jù)包的最后一部分放置。未分片數(shù)據(jù)包的分片信息全部為零(MF = 0,片偏移量 =0)。
不分片 (DF) 標志是標志字段中的一個位,表示不允許對數(shù)據(jù)包分片。如果設置了不分片標志位,則表示不允許對此數(shù)據(jù)包分片。如果路由器必須對數(shù)據(jù)包分片后才能將其向下傳送到數(shù)據(jù)鏈路層但 DF 位卻設置為 1,則該路由器將丟棄此數(shù)據(jù)包。
IPv4 報頭的其它字段
版本 - 包含 IP 版本號 (4) 報頭長度 (IHL) - 指定數(shù)據(jù)包報頭的大小。 數(shù)據(jù)包長度 - 此字段以字節(jié)為單位,提供了包括報頭和數(shù)據(jù)在內的整個數(shù)據(jù)包的大小。 標識 - 此字段主要用于唯一標識原始 IP 數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)片。 報頭校驗和 - 校驗和字段用于對數(shù)據(jù)包報頭執(zhí)行差錯校驗。 選項 - IPv4 報頭中為提供其它服務另行準備了一些字段,但這些字段極少使用。 網絡的劃分依據(jù)包括以下因素:(優(yōu)點就是增加了安全性、方便了管理、減少廣播域的大小。) 1) 地理位置; 2) 用途; 3) 所有權. 什么是分層編址:
Pv4 地址具有由兩個部分組成:第一部分標識網絡,第二部分則標識網絡中的主機。這兩部分對于完整的 IP 地址缺一不可。
IPv4 地址被劃分為八個位一組(二進制八位數(shù))的四組。將每個二進制八位數(shù)轉換為其十進制數(shù)值后,完整的地址可以寫作四個十進制數(shù)值,并用點號加以分隔。
例如 192.168.18.57
如圖所示,此例中的前三個二進制八位數(shù) (192.168.18) 可以標識該地址的網絡部分,最后一個二進制八位數(shù) (57) 標識主機。 這就是分層編址 — 網絡部分表明了每個唯一的主機地址位于哪個網絡中。路由器只需知道如何到達每個網絡,而不需要知道每臺主機的位置。 地址中用作網絡部分的位數(shù)稱為前綴長度。
路由表中的路由有三個主要特點: 1) 目的網絡 2) 下一跳 3) 度量 路由是精確匹配的: 什么叫精確匹配,例如前往 10.1.1.55 的數(shù)據(jù)包,其路由選擇的優(yōu)先順序將是: 1. 10.1.1.0 2. 10.1.0.0 3. 10.0.0.0 4. 0.0.0.0(如果配置了此默認路由,0.0.0.0就是指所有網絡。) 5. 丟棄 路由器處理數(shù)據(jù)包的過程: 1) 路由器收到一個數(shù)據(jù)包后刪除第2層封裝; 2) 提取目的IP地址; 3) 檢查路由表中是否有匹配條目;(無匹配則丟棄) 4) 在路由表中找到此網絡; 5) 重新封裝數(shù)據(jù)包; 6) 將數(shù)據(jù)包發(fā)送到那個網絡去。 靜態(tài)路由:需要手工在路由器上配置目的網絡的下一條地址,缺點維護復雜。 動態(tài)路由:路由器動態(tài)共享其路由協(xié)議所依據(jù)的規(guī)則集,就是把自己的路由表共享給鄰居 ,(缺點就是:交換路由信息增加了消耗網絡帶寬的開銷) |
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