网络层（下）
网络层（下）
1.IPv6
1、IPv6将地址冲32位（4B）扩大到128位（16B），更大的地址空间（☆）
2、IPv6将IPv4的校验和字段彻底移除，以减少每跳的处理时间（☆）
3、IPv6将IPv4的可选字段移出首部，变成了扩展首部，成为灵活的首部格式，路由器通常不对扩展首部进行检查， 大大提高了路由器的处理效率（☆）
4、IPv6支持即插即用（即自动配置），不需要DHCP协议（☆）
5、IPv6首部长度必须是8B的整数倍，IPv4首部是4B的整数倍（☆）
6、IPv6只能在主机处分片，IPv4可以在路由器和主机处分片（☆）
7、ICMPv6：附加报文类型“分组过大”
8、IPv6支持资源的预分配， 支持实时视像等要求，保证一定的带宽和时延的应用
9、IPv6取消了协议字段，改成下一个首部字段
10、IPv6取消了总长度字段，改用有效载荷长度字段
11、IPv6取消了服务类型字段
双栈协议：
双协议栈技术就是指在一台设备上同时启用IPv4协议栈和IPv6协议栈。这样的话，这台设 备既能和IPv4网络通信，又能和IPv6网络通信。如果这台设备是一个路由器，那么这台路 由器的不同接口上，分别配置了IPv4地址和IPv6地址，并很可能分别连接了IPv4网络和IPv6 网络。如果这台设备是一个计算机，那么它将同时拥有IPv4地址和IPv6地址，并具备同时 处理这两个协议地址的功能
隧道技术：
通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传递的数据（或负载） 可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将其它协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道 发送。
2.路由
路由器的路由表是又路由算法获得最佳路由，从而形成完整的路由表
（1）因特网规模很大
（2）许多单位不想让外界知道自己的路由选择协议，但还是想连入因特网
自治系统AS：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种AS内部的路由选择协议和共同的度 量以确定分组在该AS内的路由，同时还使用一种AS之间的路由协议以确定在AS之间的路由。
一个AS内的所有网络都属于一个行政单位来管辖，一个自治系统的所有路由器在本自治系统内都必须连通
3.RIP协议
RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网的协议标准，最大优点就是简单。
RIP协议要求网络中的每一个路由器都维护从它自己到其他每一个目的网络的唯一最佳距离记录（即一组距离）
距离：通常为“跳数”，即从源端口到目的端口所经过的路由器个数，经过一个路由器跳数+1。特别的，从一路由器到直接连接的网络距离为1。RIP允许一条路由最多只能包含15个路由器，因此距离为16表示网络不可达
1、交换问题，其仅和相邻的路由器交换信息
2、信息内容，路由器的交换
3、交换间隙，每30秒交换一次路由信息，然后路由器根据新信息更新路由表。若超过180s没收到邻居路由器的通告，则判定 邻居没了，并更新自己路由表
路由器刚开始工作时，只知道直接连接的网络的距离（距离为1），接着每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息，经过若干次更新后，所有路由器最终都会知道到达本自治系统任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址， 即“收敛”
1、修改相邻路由器发来的RIP报文中所有的表现
对地址为X的相邻路由器发来的RIP报文，修改此报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址改为X，并把 所有的“距离”字段+1
2、对修改后的RIP报文中的每一个项目，进行以下步骤：
（1）R1路由表中若没有Net3，则把该项目填入R1路由表
（2）R1路由表中若有Net3，则查看下一跳路由器地址：
若下一跳是X，则用收到的项目替换源路由表中的项目
若下一跳不是X， 原来距离比从X走的距离远则更新，否则不作处理
3、若180s还没收到相邻路由器X的更新路由表，则把X记为不可达的路由器，即把距离设置为16
4、返回
RIP是应用层协议，使用UDP传输（☆）
一个RIP报文最多可包括25个路由，如超过，必须再用一个RIP报文传送
R2在收到R1的更新报文之前，还发送原来的报文，因为这时R2并不知道R1出了故障，而R1收到 R2的更新报文后，误认为可经过 R2 到达网R1，于是更新自己的路由表，说：“我到网R1的距离是 3，下一跳经过 R2”。然后将此更 新信息发送给 R2。
这样子不断更新下去，直到R1和R2到网1的距离都增大到16时，R1和R2才知道网1是不可达的。
4.OSPF协议
开放最短路径优先OSPF协议：“开放”标明OSPF不是受某一厂商控制，二十公开发表的：“最短路径优先”是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法
OSPF最重要的特征就是使用分布式是链路状态协议
1、每个路由器发现它的邻居结点【HELLO问候分组】，并了解邻居节点的网络地址
2、设置到它的每个邻居的成本度量metric（记住这个英文单词）
3、构造【DD数据库描述分组】，向邻站给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目的摘要信息
4、如果DD分组中的摘要自己都有，则邻站不做处理；如果有没有的或者是更新的，则发送【LSR链路状态请求分组】 请求自己没有的和比自己更新的信息
5、收到邻站的LSR分组后，发送【LSU链路状态更新分组】进行更新
6、更新完毕后，邻站返回一个【LSAck链路状态确认分组】进行确认
如果有一个路由器的链路状态发生变化：
5、泛洪发送【LSU链路状态更新分组】进行更新
6、更新完毕后，其他站返回一个【LSAck链路状态确认分组】进行确认
7、使用Dijkstra根据自己的链路状态数据库构造到其他节点间的最短路径
为了使 OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域。 每一个区域都有一个 32 位的区域标识符（用点分十进制表示）。
按考纲记载，为网络层协议
1、每隔30min，要刷新一次数据库中的链路状态
2、由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因 此当互联网规模很大时，OSPF协议要比距离向量协议 RIP好得多
3、OSPF不存在坏消息传的慢的问题，它的收敛速度很快
5.BGP协议
（需要了解交换的信息是路径的向量即可）
BGP所交换的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列 AS。当 BGP发言人互相交换了网络可达 性的信息后，各 BGP 发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各 AS的较好路由（由于互联网规模比较大，所以，保证较好即可）
BGP发言人交换路径向量：
自治系统 AS2 的 BGP 发言人通知主干网 AS1的BGP发言人：“要到达网络 N1、 N2、N3和N4可经过 AS2
BGP发言人交换路径向量：
主干网还可发出通知：“要到达网络 N5、N6和 N7可沿路径（AS1, AS3）
一个 BGP 发言人与其他自治系统中的 BGP 发言人要交换路由信息，就要先建立 TCP 连接，即通过TCP传送，然后 在此连接上交换 BGP 报文以建立 BGP会话(session)，利用 BGP会话交换路由信息
BGP支持 CIDR，因此 BGP的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器，以及到达该目的网络所要经过的 各个自治系统序列
在 BGP刚刚运行时，BGP的邻站是交换整个的 BGP路由表。但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。这样做对节省网络带宽和减少路由器的处理开销都有好处
OPEN（打开）报文：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系，并认证发送方
UPDATE（更新）报文：通告新路径或撤销原路径
KEEPALIVE（保活）报文：在无UPDATE时，周期性证实邻站的连通性；也作为OPEN的确认
NOTIFICATION（通知）报文：报告先前报文的差错；也被用于关闭连接
6.三种路由协议比较
RIP是一种分布式的基于距离向量的内部网关路由选择协议，通过广播UDP报文来交换路由信息
OSPF是一个内部网关协议，要交换的信息量较大，应使报文的长度尽量短，所以不使用传输层协议（如UDP 或TCP），而是直接采用IP
BGP是一个外部网关协议，在不同的自治系统之间交换路由信息，由于网络环境复杂，需要保证可靠传输，所 以采用TCP
7.IP组播
IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备。属于多播组的设备将被分配一个组播组IP地址（一群共同需求 主机的相同标识）
组播地址范围为224.0.0.0～239.255.255.255（D类地址），一个D类地址表示一个组播组。只能用作分组的目标地 址。源地址总是为单播地址
1、组播数据报也是“尽最大努力交付”，不提供可靠交付，应用于UDP
2、对组播数据报不产生ICMP差错报文
3、并非所有D类地址都可以作为组播地址
8.硬件组播
同单播地址一样，组播IP地址也需要相应的组播MAC地址在本地网络中实际传送帧。组播MAC地址以十六进制 值01-00-5E打头，余下的6个十六进制位是根据IP组播组地址的最后23位转换得到的
TCP/IP 协议使用的以太网多播地址的范围是:
从01-00-5E-00-00-00到01-00-5E-7F-FF-FF
——ROUND 1
某主机要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个IGMP报文，声明自己要称为该组的成员。 本地组播路由器收到IGMP报文后，要利用组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器
——ROUND 2
本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。 只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组是活跃的；如果经过几次探询后没有一个主机响 应，组播路由器就认为本网络上的没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由器
组播路由器知道的成员关系只是所连接的局域网中有无组播组的成员
9.组播路由选择协议
组播路由协议目的是找出以源主机为根节点的组播转发树，构造树可以避免在路由器之间兜圈子，
对不同的多播组对应于不同的多播转发树；同一个多播组，对不同的源点也会有不同的多播转发树
1、基于链路状态的路由选择
2、基于距离—向量的路由选择
3、协议无关的组播（稀疏/密集）
10.移动IP
移动IP技术是移动结点(计算机/服务器等)以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了 基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变
移动结点：具有永久IP地址的移动设备
归属代理（本地代理）：一个移动结点的永久“居所”称为归属网络，在归属网络中代表移动节点执行移 动管理功能的实体叫做归属代理
永久地址（归属地址/主地址）：移动站点在归属网络中的原始地址
外部代理（外地代理）：在外部网络中帮助移动节点完成移动管理功能的实体称为外部代理
转交地址（辅地址）：可以是外部代理的地址或动态配置的一个地址
11.网络层设备
