計算機網絡 謝希仁 學習筆記（四）網絡層-重要概念

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簡單描述網絡層的服務以及特點

● TCP/IP體系中的網絡層向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交付的數據報服務。網絡層不提供服務質量的承諾，不保證分組交付的時限，所傳送的分組可能出錯、丟失、重複和失序。進程之間的通信的可靠性由運輸層負責。

IP網是什麼；有什麼優點

● IP網是虛擬的，因爲從網絡層上看，IP網好像是一個統一的、抽象的網絡（實際上是異構的）。IP層抽象的互聯網屏蔽了下層網絡很複雜的細節，使我們能夠使用統一的、抽象的IP地址處理主機之間的通信問題。

互聯網上的交付有哪兩種

● 在互聯網上的交付有兩種：在本網絡上的直接交付（不經過路由器）和到其他網絡的間接交付（經過至少一個路由器，但最後一次一定是直接交付）。

IP地址在因特網範圍是唯一的嗎；有哪些分類

● 一個IP地址在整個因特網範圍內是唯一的。分類的IP地址包括A類、B類和C類地址（單播地址），以及D類地址（多播地址）。E類地址未使用。

IP地址由什麼字段組成；第一個字段有什麼含義

● 分類的IP地址由網絡號字段（指明網絡）和主機號字段（指明主機）組成。網絡號字段最前面的類別位指明IP地址的類別。

IP地址的網絡號和主機號分別由水管理；路由器根據什麼轉發分組

● IP地址是一種分等級的地址結構。IP地址管理機構在分配IP地址時只分配網絡號，而主機號則由得到該網絡號的單位自行分配。路由器僅根據目的主機所連接的網絡號來轉發分組。

一臺主機是否可以有多個ip；路由器至少需要幾個ip

● IP地址標誌一臺主機（或路由器）和一條鏈路的接口。多歸屬主機同時連接到兩個或更多的網絡上。這樣的主機同時具有兩個或更多的IP地址，其網絡號必須是不同的。由於一個路由器至少應當連接到兩個網絡，因此一個路由器至少應當有兩個不同的IP地址。

相同的網絡號用轉發器或者網橋連接的若干個局域網是否是同一個網絡

● 按照因特網的觀點，用轉發器或網橋連接起來的若干個局域網仍爲一個網絡。所有分配到網絡號的網絡（不管是範圍很小的局域網，還是可能覆蓋很大地理範圍的廣域網）都是平等的。

物理地址和IP地址有什麼區別，分別在什麼層使用

● 物理地址（即硬件地址）是數據鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址（用軟件實現的），在數據鏈路層看不見數據報的IP地址。

IP數據報分爲幾個部分；各部分分別又由哪些組成

● IP數據報分爲首部和數據兩部分。首部的前一部分是固定長度，共20字節，是所有IP數據報必須具有的（源地址、目的地址、總長度等重要字段都在固定首部中）。一些長度可變的可選字段放在固定首部的後面。

如何防止IP數據寶在互聯網中無限制的兜圈子

● IP首部中的生存時間字段給出了IP數據報在因特網中所能經過的最大路由器數，可防止IP數據報在互聯網中無限制地兜圈子。

什麼是ARP協議；有什麼作用

●地址解析協議ARP把IP地址解析爲硬件地址，它解決同一個局域網上的主機或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。ARP的高速緩存可以大大減少網絡上的通信量。

爲什麼需要從ip地址到硬件地址的解析

● 在因特網中，我們無法僅根據硬件地址尋找到在某個網絡上的某臺主機。因此，從IP地址到硬件地址的解析是非常必要的。

簡要描述無分類域間路由選擇CIDR

● 無分類域間路由選擇CIDR是解決目前IP地址緊缺的一個好方法。CIDR記法把IP地址後面加上斜線“/”，然後寫上前綴所佔的位數。前綴（或網絡前綴）用來指明網絡，前綴後面的部分是後綴，用來指明主機。CIDR把前綴都相同的連續的IP地址組成一個“CIDR地址塊”。IP地址的分配都以CIDR地址塊爲單位。

CIDR怎麼計算

● CIDR的32位地址掩碼（或子網掩碼）由一串1和一串0組成，而1的個數就是前綴的長度。只要把IP地址和地址掩碼逐位進行“邏輯與（AND）”運算，就很容易得出網絡地址。A類地址的默認地址掩碼是255.0.0.0。B類地址的默認地址掩碼是255.255.0.0。C類地址的默認地址掩碼是255.255.255.0。

簡要描述路由聚合

● 路由聚合（把許多前綴相同的地址用一個來代替）有利於減少路由表中的項目，減少路由器之間的路由選擇信息的交換，從而提高了整個因特網的性能。

轉發和路由選擇有區別嗎；區別是什麼

● “轉發”和“路由選擇”有區別。“轉發”是單個路由器的動作。“路由選擇”是許多路由器共同協作的過程，這些路由器相互交換信息，目的是生成路由表，再從路由表導出轉發表。若採用自適應路由選擇算法，則當網絡拓撲變化時，路由表和轉發表都能夠自動更新。在許多情況下，可以不考慮轉發表和路由表的區別，而都使用路由表這一名詞。

AS是什麼

● 自治系統（AS）就是在單一的技術管理下的一組路由器。一個自治系統對其他自治系統表現出的是一個單一的和一致的路由選擇策略。

路由選擇協議有哪幾類；舉例

● 路由選擇協議有兩大類：內部網關協議（或自治系統內部的路由選擇協議），如RIP和OSPF；外部網關協議（或自治系統之間的路由選擇協議），如BGP-4。

簡要描述RIP

● RIP是分佈式的基於距離向量的路由選擇協議，只適用於小型互聯網。RIP按固定的時間間隔與相鄰路由器交換信息。交換的信息是自己當前的路由表，即到達本自治系統中所有網絡的（最短）距離，以及到每個網絡應經過的下一跳路由器。

簡要描述OSPF；有什麼特點

● OSPF是分佈式的鏈路狀態協議，適用於大型互聯網。OSPF只在鏈路狀態發生變化時，才用向本自治系統中的所有路由器，用洪泛法發送與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態信息。“鏈路狀態”指明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”。“度量”可表示費用、距離、時延、帶寬等，可統稱爲“代價”。所有的路由器最終都能建立一個全網的拓撲結構圖。

簡要描述BGP-4；有什麼特點

● BGP-4是不同AS的路由器之間交換路由信息的協議，是一種路徑向量路由選擇協議。BGP力求尋找一條能夠到達目的網絡（可達）且比較好的路由（不兜圈子），而並非要尋找一條最佳路由。

簡要減壓描述ICMP；有什麼特點；有什麼分類

●網際控制報文協議ICMP是IP層的協議。ICMP報文作爲IP數據報的數據，加上首部後組成IP數據報發送出去。使用ICMP並不是實現了可靠傳輸。ICMP允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告。ICMP報文的種類有兩種，即ICMP差錯報告報文和ICMP詢問報文。

舉例ICMP的重要應用；用了什麼報文

● ICMP的一個重要應用就是分組網間探測PING，用來測試兩臺主機之間的連通性。PING使用了ICMP回送請求與回送回答報文。

多播有什麼優勢；使用什麼類型地址；組播使用了什麼協議

●與單播相比，在一對多的通信中，IP多播可大大節約網絡資源。IP多播使用D類IP地址。IP多播需要使用網際組管理協議IGMP和多播路由選擇協議。

簡要描述NAT技術

● 使用網絡地址轉換NAT技術，可以在專用網絡內部使用專用IP地址，而僅在連接到因特網的路由器使用全球IP地址。這樣就大大節約了寶貴的IP地址。