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title: 计算机网络5 - IP
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date: 2020-03-19 17:26:40
categories: [计算机网络]
tags: [计算机网络]
keywords: [计算机网络]
IPv4与IPv6
IPv4使用32位地址,IPv6使用128位地址
早期的地址
前八位为网络地址，后24位为主机地址，人们认为256个网络就足够了
类地址
接下来人们设计了ABCDE类的地址
| 类别 | IP |
|---|---|
| A类 | 0******* ******** ******** ******** |
| B类 | 10****** ******** ******** ******** |
| C类 | 110***** ******** ******** ******** |
| D类 | 1110**** ******** ******** ******** |
| E类 | 11110*** ******** ******** ******** |
其中的E是不使用的，D是多播的
C类地址太多了，路由器存不下
现在的路由表
- CIDR = 无类别域间路由
- 网络和主机地址间的划分是可变的
- 为了辨认这两个，提出了掩码，IP按位与掩码就是网络
| perfix | Next Hop |
|---|---|
| 192.24.0.0/19 | D |
| 192.24.12.0/22 | B |
如何寻路？
匹配LCP(最长公共前缀),常用X快速前缀树这个数据结构，链接在这{% post_link X快速前缀树 %}, 通过最佳匹配项，找到应该走的路径即可。
碰到环路
为每一个IP包设置TTL，每一次寻路就让其减少1，减少到0的时候就丢掉这个包。
Traceroute
发送TTL从1开始的包，可以用于网络检测
包太大怎么办
又的路由器low一点，只能收小包,但是到底多大的包才是最合适的？分包会增加丢包率
发现路径的最大传输单位，主机先发一个大包，路由器传输，若出错，返回最大支持的包大小。
ICMP
是IP的伴侣协议，提供转发时发生的错误信息，当路由器遇到错误，就发送一个ICMP给IP源地址
发送拥塞信号
为包打标记，告知主机发生拥塞
如何获得IP地址
过去手动配置，现在使用DHCP
DHCP
向其他节点发放IP地址，提供网络前缀，提供本地路由器地址，提供DNS服务器、时间服务器等
节点只需要在网络上广播，DHCP服务器便会回应。
IPV6
从根本上而言，IPv6不与IPv4兼容，那我们怎么在IPv4网络中发送IPv6的包呢？我们在其包外封装一层IPv4头即可。
NAT
本质上就是将内网地址+端口映射到外网地址+端口
| Internal IP:port | External IP: port |
|---|---|
| 192.168.1.12:5523 | 44.25.80.3:1500 |
| 192.168.1.13:5523 | 44.25.80.3:1502 |
| 192.168.1.20:5523 | 44.25.80.3:1505 |
- 缺点： 外网无法直接访问内网，需要内网先与外网建立链接
- 优点： 缓解IP地址压力，易于部署，私密
解决路由器环路
flood
泛洪，由一个节点开始，向四周扩散，flood包最终会发给每个其他节点，于是大家都知道了如何到达第一个节点的路径
学习型交换机
当包到达，查看源ID，已经进入的端口，将其存入路由表，并设置着一项的存活时间，如果不知道要怎么走，就发给所有相邻路由器
解决最短路径问题
&esmp;分布式bellman-ford算法，记录一个矩阵，D(X,Y,Z)代表从X到Y经过Z的最佳距离，然后跑bellman-ford算法就可以了
毒性逆转
有点复杂了，溜溜球
多径路由
保存最短路dag，转发的时候就能选择多个后继节点发送，进行负载均衡
层次路由
路由到一个区域而不是单个节点，先路由到区域，然后到区域内的IP前缀
策略路由
ISP为客户提供路由服务，客户为ISP付费，ISP内的客户互相路由不付费