网际层
2015-05-17 本文已影响0人
bayuexiong
网际层主要实现两个功能：
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逻辑寻址
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路由选择
寻址与发送
在一个路由式网路中，TCP/IP软件受用如下策略在网络上发送数据。
- 如果目标地址与源地址在同一网段，源计算机就把数据包直接发送给目的计算机，IP地址被ARP解析为物理地址，数据被直接发送到目的网络适配器。
- 如果目的地址与源地址不在一个网段，就如下执行
- 直接发送到网关，网关地址被ARP解析为物理地址，数据被发送到网关的网络适配器。
- 数据报被网关路由到较高级别的网段，再次重复上述过程。如果目的地址在这个网段，数据就被发送到目的，否则就会发送到另一个网关。
- 在目的网段，目的IP地址被ARP解析为物理地址，数据被发送到目的网络适配器。
IP报头字段
- 版本：四个字节
- 网际报头长度（IHL）：表示IP报头以多少个32位为单位的长度，四个字节
- 服务类型：区分优先度，8字节
- 总长度：表示IP数据报的总长度，16字节
- 标识：16个字节依序变大，用于接收端重组分段的数据报
- 标记：这个字段表示分段的可能性 4字节
- 分段位移
- 生存时间（TTL）：当TTL为0的时候，数据报被抛弃
- 跳数：到达目的之前必须经过的路由器的数量
- 协议：例如TCP，UDP，ICMP
- 报头校验和：检验报头是否有效
- 源IP地址
- 目的IP地址
- IP选项：一些可选的报头设置
- 填充：保证报头是32的倍数
- IP数据载荷
IP地址
A类地址： 以0开头（0~127）
排除地址：10.0.0.0~10.255.255.255 127.0.0.1~127.255.255.255
B类地址：以10开头（128~191）
排除地址：172.16.0.1~172.31.255.255
C类地址：以110开头（192~223）
排除地址：192.168.0.0~192.168.255.255
不过现在流行的CIDR，于IP地址的分类已经不是那么的重要
ARP
ARP缓存
RARP
ICMP
路由选择
为什么要路由，前面章节提到过，网咯中网络适配器需要监听网络中的每一个传输，以确保是否消息发送到它的物理地址。随着网络的发展，这显然不能实现，所以我们要使用设备（像路由器）将网络分段，而IP地址则是在路由中和路由与路由之间寻址的方法。
IP地址只属于网络适配器，而不是属于计算机。一台计算机可以有多个IP地址，这取决于它拥有多少个网络适配器。
路由选择过程
当路由器的端口超过两个时，将数据传输到哪里就是一个问题，而且路由器不仅在子网内传输数据，也需要和其他网络连接。
路由选择一般有这5个步骤：
- 路由器从所连接的网络之一接受数据
- 路由器将数据传递到协议栈的网际层，抛弃底层的报头，找到IP报头信息。
- 路由器检查IP报头中的目的地址
- 如果IP在其他的网络，路由器就会根据路由表决定去哪里转发数据
- 让数据通过选择好的适配器进行传输
其中路由表的建立至关重要，路由的类型主要有两种，也是路由表来源的两种途径：
- 静态路由
- 路由表更新依靠系统管理员
- 动态路由
- 路由表更新依靠其他路由器
静态路由需要手动配置，所以不能根据网络的变化实时更新，除了一些特别的场合，并不会使用。
路由表就是把目的网络ID映射到下一跳的IP地址，即数据报通往目的网络的下一站，，下一跳可以是目的网络，也可以是通向目的网络的下一个下游路由器。
动态路由算法
- 距离矢量路由
路由器周期性地接受邻居的路由器传来的报告，如果有新的网段，就跳数加1添加。如果有重复，就比较跳数和跳数+1，小者添加。
- 连接状态路由
每台路由器都定期向网络发送信息，列出自己直连的其他路由器以及链路的状况，路由器利用从其他路由器收到的状态消息建立网络拓扑的映射，在需要发送数据的时候，寻找最优的路线。
