Exame de admissão à pós-graduação 2024 408-Rede de computadores Capítulo 4-Notas de estudo da camada de rede

Prefácio

Atualmente me preparando para o 24º Vestibular de Pós-Graduação, vou agora resumir e organizar os pontos de conhecimento aprendidos em 408 dos 24 Computer Kings.

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Dois hosts podem comunicar dados e compartilhar recursos através da camada de rede (roteador).

A camada de rede é mais poderosa que a camada de enlace de dados e a camada física anteriores : usando alguns protocolos, dispositivos, roteadores e algoritmos da camada de rede, uma série de regulamentações podem ser feitas sobre os dados a serem enviados, incluindo o destino da transmissão. planeja a rota e seleciona o roteador mais apropriado para completar o encaminhamento.

A diferença entre roteamento e encaminhamento :

• 转发: Ocorre dentro do roteador do dispositivo da camada de rede, e o conteúdo encaminhado é o pacote IP da unidade de dados de transmissão da camada de rede. (microscópico)
• 路由选择: ocorre fora do roteador ou entre roteadores. (macro)

**Onde ocorre o encaminhamento? **Dentro do roteador.

**Como implementar o roteamento e de qual porta do roteador deve ser encaminhado? **Com a ajuda da tabela de roteamento.

**Como obter a tabela de encaminhamento? **Com base na seleção de roteamento, use uma série de algoritmos de roteamento para definir um método de roteamento melhor.

• A tabela de encaminhamento combina perfeitamente encaminhamento e roteamento.

Você precisa entender cada pacote a ser encaminhado : a estrutura detalhada, o formulário, os campos e como fragmentar o pacote se ele for muito longo.

Endereçamento da camada de rede : Cada nó de rede e dispositivo na rede pode receber um endereço IP. Este endereço IP possui vários métodos de endereçamento.

**A taxa real de utilização de endereços IP é muito baixa. Como melhorar a flexibilidade? **A tecnologia de sub-rede é produzida e o conceito de máscara de sub-rede é introduzido.

Como o número de alocações IPv4 é limitado, o espaço de endereçamento será ampliado neste momento, ou seja, o IPv6 será aprendido.

Tecnologia IP móvel e outros pontos de conhecimento.

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1. Funções da camada de rede

1.1. Visão geral das funções da camada de rede (introdução às três funções)

A principal tarefa da camada de rede é transmitir pacotes da origem ao destino e fornecer serviços de comunicação para diferentes hosts na rede de comutação de pacotes.

Unidade de transmissão da camada de rede : datagrama.

As funções da camada funcional são as seguintes :

Função 1: Seleção de roteamento e encaminhamento de pacotes

Ao usar um algoritmo de roteamento para determinar uma rota ideal, o pacote é então enviado na ordem do roteamento, ou seja, um caminho ideal é selecionado.

Função 2: Interconexão de rede heterogênea

Quer se trate de um telemóvel, de um computador ligado a um cabo de rede, de 4G, de Wifi ou de uma rede de campus, a comunicação entre si pode ser conseguida através de diferentes redes. Esta é uma rede heterogénea.

Essa rede heterogênea pode ser conectada entre si por meio de roteadores para formar uma rede enorme.

Função Três: Controle de Congestionamento

Se todos os nós não tiverem tempo para receber pacotes e um grande número de pacotes tiver que ser descartado, a rede ficará congestionada, portanto, certas medidas deverão ser tomadas para aliviar esse congestionamento.

A diferença entre congestionamento e controle de fluxo :

• 拥塞控制: É um conceito global . É porque toda a rede está sobrecarregada , o que significa que cada nó está muito ocupado trabalhando, então a velocidade de encaminhamento de pacotes é muito lenta, o que por sua vez faz com que a maioria dos pacotes seja descartada. Esta situação é congestionamento .
• 流量控制: A taxa de envio do remetente é muito rápida. Neste momento, o destinatário precisa dizer ao remetente para enviar mais devagar .

Duas maneiras de resolver o controle de congestionamento :

• Controle de malha aberta: Um método de controle estático que leva em consideração todos os fatores que podem causar congestionamento antes que a rede comece a funcionar e, em seguida, realiza o pré-controle.
• Controle de malha fechada: Um método de controle dinâmico que não considera isso antecipadamente, mas permite que a rede faça ajustes por conta própria quando estiver em execução para obter controle de congestionamento.

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1.2. Conceitos básicos de SDN

Novos pontos de teste em 2022 (principais questões de múltipla escolha)

1.2.1. Noções básicas sobre encaminhamento e roteamento

Funções do roteador: encaminhamento e roteamento

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1.2.1.1. Encaminhamento

转发: como um datagrama que chega em um dos links de entrada do roteador é encaminhado para um dos links de saída desse roteador .

Processo : É um processo de seleção de uma rota e localização de uma porta no roteador.

数据平面: Para vários processos específicos de processamento e encaminhamento no processo de processamento de dados.

• Ou seja, refere-se a como um de nossos pacotes é encaminhado de uma porta para outra. Neste momento, esse processo de encaminhamento é chamado de função mais importante do plano de dados.

Solução de implementação : curto prazo, geralmente solução de hardware .

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1.2.1.2. Seleção de rota

路由选择: Controla como os datagramas são roteados entre roteadores ao longo do caminho ponta a ponta do host de origem até o host de destino .

Processo : Quando há muitos roteadores, escolher a rota mais apropriada é o processo de selecionar um caminho inteiro.

控制平面：控制平面用于控制和管理网络协议的运行，比如OSPF协议、RIP协议、BGP协议。

• 主要都是在路由选择过程中所使用到的协议，可以理解为路由选择的这个过程的一些功能。

实现解决方式：时间长，通常使用软件解决。

注意：对于数据平面、控制平面都是逻辑上的词，数据平面是相对于转发的，控制平面是相对于路由选择的。

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1.2.2、数据平面（转发）

数据平面执行的主要功能：根据转发表进行转发，这是路由器的本地动作。

转发表：就是基于路由表所生成的一个转发表路由表。

包含两列：第一列是输出首部（分组当中首部里面的一个字段）；第二列输出对应的分组应该走哪个输出端口。

主要任务：根据这个转发表来进行转发。

• 类似于搬运工，仅仅只是去做这个一个基于转发表的转发过程。

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1.2.3、控制平面（路由计算与选择）

两种实现方法：传统方法（又叫做每路由器法）、SDN方法。

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实现方式一：传统方法

传统方法：路由选择算法运行在每台路由器中，并且在每台路由器中都包含转发和路由选择两个功能。

• 十分全能，既可以执行转发，又可以计算路由表和转发表。

具体方法：在一台路由器中的路由选择算法与其他路由器中的路由选择算法通信（通过交换路由选择报文），计算出路由表和转发表。

• 路由器与路由器之间能够进行通信，将各自学习到的成果进行通信，接下来就可以计算出接下来的路由表是什么样子。
• 控制平面、数据平面都是在一个路由器内进行的。
  • 数据平面：进行搬运工的角色，完成路由转发工作。
  • 控制平面：主要是计算转发表或者执行这个路由选择的算法来完成路由选择的一个功能。

说明：之所以叫做是每路由器算法，是因为每路由器法运行在每台路由器当中。

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实现方法二： SDN方法

认识SDN方法（控制平面）

SDN（Software-Defined Networking）：控制平面从路由器物理上分离。路由器仅实现转发，远程控制器计算和分发转发表以供每台路由器所使用。

• 通过软件来定义的这样一种网络。

与传统方法区别在哪里：其中数据平面功能（转发路由表）是一样的，对于路由器上的控制平面上的计算路由算法从物理上剥离。

• 简单来说：原本每台路由器都需要实现一个计算路由表以及路由选择转发功能，此时就不需要了，每台路由器做的工作仅仅只是转发路由。

远程控制器：针对于每台路由器都需要实现路由选择功能，专门设计了专门用来进行路由选择的硬件，通过这台远程控制器计算并分发转发表来供每台路由器所使用。

• **在哪里？**远程控制器可能在具有高可靠性的远程数据中心，并可能由ISP或某些第三方管理。

具体方法：路由器通过交换包含转发表和其他路由选择信息的报文与远程控制器通信。

• 远程控制器计算这个转发表以及实现与路由器交互：都是通过使用软件来实现的。
• 网络是由"软件"来定义的，可编程。

好处：可以自己控制与计算转发表，并且可以进行一些流量的划分与控制分配。将"大脑"（路由计算及选择）分离开始十分高级和灵活的管理。

应用：目前由许多大厂都在使用SDN方法来进行实现这种软件方式计算路由表并且来控制路由器进行路由转发。

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传统方法中与SDN方法中的路由选择处理器

概括：对于路由计算与选择在传统方法中是在路由器内部实现的，而在SDN方法中，会将路由计算与选择功能移出到一个远程控制器中，通过这个远程控制器来与各个路由器交互来将路由表进行更新到路由器中。

• 传统方法中通过使用路由器内部的路由选择处理器来完成实现路由计算与选择的。
• SDN方法中每台路由器依旧有这个路由选择处理器，只不过将路由计算与选择功能移除了，也就是说SDN方法中的路由器里的路由选择处理器只能够根据路由表选择以及与远程控制器来进行通信。

下面是路由器中的路由选择处理器：在不同的方法当中该处理器的实现功能并不完全相同

传统方法：路由选择处理器执行控制平面功能。在传统的路由器中，它执行路由选择协议，维护路由选择表与关联链路状态信息，并为该路由器计算转发表。

SDN方法：在SDN路由器中，路由选择处理器用于负责与远程控制器通信，目的是接收远程控制器计算的转发表项。

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SDN控制平面的三个层次

• 北向API（往上）、南向API（往下）可以叫做北向接口、南向接口，通过这个接口可以访问上面的服务或者下面的服务。
• 南向API可以实现SDN控制器和网络设备之间数据的一个交换。

SDN控制器：维护准确的网络状态信息（远程链路、交换机和主机的状态）；为运行在控制平面中的网络控制应用程序提供这些信息。（逻辑集中，在多台服务器上实现）

网络控制应用程序：根据SDN控制器（网络操作系统）传来的信息进行计算接下来这个路由选择应该是选择一个什么样的路径。最终的计算会交由网络控制应用程序来完成。

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SDN控制平面展开的三个层次

分为三层如下：

对于网络控制应用程序的接口（含北向API）：SDN控制器通过北向接口与网络控制应用程序交互。该API允许网络控制应用程序在状态管理层之间读写网络状态。

网络范围状态管理层（含SDN控制器）：由SDN控制平面作出的最终控制决定，将要求控制器具有有关网络的主机、链路等最新状态信息。

通信层（含南向API）：SDN控制器与受控网络设备之间的通信（OpenFlow）协议，包含"南向接口"。

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练习题（2道）

题目1：

解析：在网络范围状态管理层。

网络范围状态管理层：在这一层能够获得有关网络的主机、链路、交换机和其他SDN控制设备的最新状态信息，可以根据这些信息的基础上实现新型路由转发协议，并通知给控制器落地执行。

• 原本我自己还以为是网络控制程序应用程序接口，实际它主要是进行负责从状态管理层计算的路由数据来传递给交换设备的。

题目2：

解析：前者是受控网络设备（路由器）；后者是网络控制应用程序。

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总结

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二、路由算法

2.1、认识路由表

路由表/转发表如下图所示：

Melhor rota : "Melhor" só pode ser uma escolha mais razoável com base em um requisito específico.

• De modo geral, o melhor refere-se a: a menor contagem de saltos ou o menor custo do link e custo do link.

Processo real : quando o roteador usa alguns protocolos de roteamento, ele usa algoritmos de roteamento para calcular a melhor rota e, em seguida, preenche os resultados da melhor rota nas entradas da tabela de roteamento, que é uma tabela de encaminhamento padrão.

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2.2. Classificação de algoritmos de roteamento

Algoritmo de roteamento estático (algoritmo de roteamento não adaptativo)

Os algoritmos de roteamento são divididos em : algoritmos de roteamento estático e algoritmos de roteamento dinâmico.

静态路由算法（非自适应路由算法）: o administrador configura manualmente as informações de roteamento.

Exemplo : Configure manualmente a porta através da qual um host precisa encaminhar a rede A.

Vantagens : simples, confiável e funciona bem em redes com cargas estáveis ​​e poucas mudanças de topologia.É amplamente utilizado em redes militares altamente seguras e redes comerciais menores.

• A topologia muda pouco: Isso significa que na rede, roteadores ou hosts, ou seja, todos os dispositivos, não mudarão muito. Não haverá muitos hosts saindo repentinamente da rede, ou muitos hosts ingressando na rede, porque uma vez Para sair ou join, precisamos modificar manualmente a tabela de roteamento.

Desvantagens : As atualizações de rota são lentas e não adequadas para grandes redes.

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Algoritmo de roteamento dinâmico (algoritmo de roteamento adaptativo)

动态路由算法（自适应路由算法）: Os roteadores trocam informações entre si e otimizam as entradas da tabela de roteamento de acordo com algoritmos de roteamento.

Vantagens : As atualizações de rotas são rápidas, adequadas para grandes redes e podem responder aos custos de link ou às mudanças na topologia da rede em tempo hábil.

• O custo do link refere-se ao custo do caminho ou à contagem de saltos do roteador.

Desvantagens : O algoritmo é complexo e aumenta a carga na rede.

• A principal razão é que o processo de design do algoritmo de roteamento é relativamente complicado.

Os algoritmos de roteamento dinâmico também podem ser subdivididos : globais e descentralizados.

①Globalidade : algoritmo de roteamento de estado de link OSPF协议.

• Todos os roteadores possuem topologia de rede completa e informações de custo de link (cada roteador pode controlar a topologia de rede em nível macro).

②Dispersão : algoritmo de roteamento de vetor de distância RIP协议.

• O roteador conhece apenas os vizinhos conectados fisicamente e os custos do link (ele não conhece a topologia de toda a rede).

Aplicação prática : A rede é relativamente grande e esse algoritmo de roteamento dinâmico geralmente é usado.

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2.3. Protocolo de roteamento hierárquico

2.3.1. Razões para usar protocolos de roteamento hierárquico

Principais razões para usar protocolos de roteamento hierárquico :

1. A Internet é enorme.

2. Muitas unidades não querem que o mundo exterior conheça seus protocolos de roteamento, mas ainda querem se conectar à Internet.

Aparece com base nestes motivos自治系统AS :

Descrição: Devido à grande escala de toda a Internet, toda a Internet está dividida em muitos pequenos grupos, este pequeno grupo é denominado unidade de um sistema autônomo. Neste sistema autônomo, o protocolo que ele utiliza é completamente desconhecido do mundo exterior . Neste momento, podemos reduzir ao máximo o número de cada entrada na tabela do roteador e, ao mesmo tempo, também podemos fazer com que os protocolos utilizados por esses roteadores em um sistema autônomo são transparentes para o mundo externo , ou seja, o mundo externo não conhece o protocolo utilizado pelo sistema autônomo interno.

自治系统AS: Um grupo de roteadores gerenciados por uma única tecnologia que usa um protocolo de roteamento intra-AS e métricas comuns para determinar o roteamento de pacotes dentro desse AS, e também usa um protocolo de roteamento inter-AS para determinar o roteamento de pacotes dentro desse AS. Roteamento entre ASs.

Todas as redes dentro de um AS estão sob a jurisdição de uma unidade administrativa, e todos os roteadores em um sistema autônomo devem estar conectados dentro do sistema autônomo .

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2.3.2. Os protocolos de roteamento são divididos em IGP e EGP (incluindo ilustrações)

Os protocolos de roteamento são divididos em IGP e EGP :

内部网关协议IGP(Refere-se ao protocolo de encaminhamento entre roteadores internos): Protocolo RIPutilizado dentro de um AS.OSPF

外部网关协议EGP(Refere-se ao protocolo encaminhado entre roteadores externos): BGPO protocolo usado entre ASs.

Conforme mostrado na figura abaixo : Você pode ver que os protocolos RIP e OSPF são usados ​​dentro do sistema autônomo, e o protocolo encaminhado diretamente pelos dois roteadores fora do sistema autônomo é o BGP-4.

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3.IPv4

3.1. Datagrama IP

3.1.1. Pilha de protocolos TCP/IP

Pilha de protocolo TCP/IP :

Na camada de rede, o protocolo ARP está na parte inferior, neste momento ele precisa servir o protocolo IP, neste momento o protocolo IP também precisa servir os protocolos ICMP e IGMP.

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3.1.2. Formato do datagrama IP (introdução detalhada do campo)

O datagrama IP é dividido em duas partes : 首部, 数据部分.

• Datagramas e pacotes IP podem ser considerados a mesma coisa. Se o datagrama IP for muito grande, ele precisará ser fragmentado. As pequenas unidades fragmentadas são as unidades de transmissão da camada de rede.

Ao enviar dados, deve-se começar pelo cabeçalho, os dados do cabeçalho são enviados primeiro e depois bit a bit.

A primeira parte do datagrama IP é uma parte fixa e uma parte variável .

• Para a parte fixa cada datagrama IP precisa ter esses dados de tamanho fixo, para a parte variável é dispensável, a maioria não possui essa parte.

Quais são os campos específicos no cabeçalho :

版本: Ocupa 4 dígitos, referente a IPV4/IPv6.

首部长度: Ocupa 4 bits e é usado para representar o tamanho do cabeçalho específico, e a unidade de tamanho para esta representação é 4B.

• Como tem 4 bits, o intervalo teórico de representação normal é de 0000 a 1111. Por exemplo, se o comprimento do cabeçalho for expresso como 1111, significa que o cabeçalho é 15x4B = 60B. O comprimento da parte fixa é 20B. Neste momento, o comprimento variável é 40B. Há um na parte variável填充字段 . Se não atender ao múltiplo de 4B, será 填充字段preenchido com um múltiplo de 4.
• Nota: Como a parte fixa do comprimento do cabeçalho é 20B, os 4 dígitos do comprimento do cabeçalho devem ser representados começando em 0101 e seu intervalo é 0101-1111.

区分服务: Ocupa 8 bits e é usado para indicar que tipo de serviço é esperado.

• É usado principalmente para enfatizar a prioridade dos pacotes de dados. É estipulado aqui em serviços diferenciados. Raramente é usado em aplicações reais. Este campo é geralmente usado quando se utilizam serviços diferenciados.

总长度: Ocupa 16 bits, cabeçalho + dados, a unidade é 1B.

• O campo de comprimento total ocupa 16 bits, ou seja, 16 bits, o intervalo que pode ser representado é de 0 a 65535. Como a unidade representa 1B, o máximo é 65535 bytes.
• Em aplicações reais, esse limite superior não será alcançado, pois se o comprimento for muito grande, ele precisará ser fragmentado para atender aos requisitos de uma unidade máxima de transmissão de dados MTU da camada de enlace de dados.

Para obter mais informações sobre logotipos, bandeiras e deslocamentos de fatias, consulte o capítulo sobre aprendizado de fatias .

生存时间（TTL）: Ocupa 8 bits, o prazo de validade do grupo IP. Depois de passar por um roteador -1, ele é descartado após chegar a 0.

• O principal objetivo do descarte é evitar que datagramas não entregues circulem na rede indefinidamente.

协议: Ocupa 8 bits e representa o protocolo da parte de dados (correspondente ao segmento de mensagem transmitido da camada de transporte).

• Deve ser diferente da versão anterior.

• O que precisa ser lembrado é o TCP e o UDP. Uma maneira inteligente de lembrar: se o TCP for muito confiável, então é 6. Nesse caso, use o campo 6. UDP é uma conexão não confiável e é facilmente abandonada neste momento, que é 17.

首部检验和: Ocupa 16 bits, verifica apenas o cabeçalho, não a parte dos dados.

• O teste de cabeçalho refere-se ao teste de tal campo no cabeçalho.
• **Por que usar e? **Um método usado na verificação de cabeçalhos é usar soma binária.
• **O propósito de usar esta soma de verificação de cabeçalho? **Principalmente porque durante o processo de transmissão de dados, o data stick precisa recalcular a soma de verificação do cabeçalho antes de passar por um roteador, pois alguns campos, como sinalizador de tempo de sobrevivência e deslocamento, podem mudar. Neste momento, é necessário O checksum é usado para verificar se há algum erro no datagrama após a alteração. Se houver um erro, o datagrama é descartado. Se estiver correto, a transmissão pode continuar.

源地址、目的地址: representação de 32 bits.

可选字段（长度可变）: Ocupa 0-40B, usado para dar suporte à solução de problemas, medição e medidas de segurança.

填充: Todos 0, preencha a primeira parte com um múltiplo inteiro de 4B. Ecoando o comprimento do cabeçalho anterior em unidades 4B.

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3.1.3. Fragmentação de datagramas IP

3.1.3.1. Entenda o MTU da unidade máxima de transmissão

最大传输单元MTU: Cada quadro na camada de enlace possui um limite superior para dados encapsulados, e esse limite superior é o MTU. Para Ethernet especial, o MTU da Ethernet é de 1.500 bytes.

O que fazer se o comprimento do datagrama transmitido exceder o MTU de um determinado link?

• A fragmentação pode ser usada, ou seja, os datagramas são agrupados.Se a fragmentação pode ser concluída depende principalmente se o datagrama suporta a fragmentação.
• Se não estiver fragmentado, o pacote IP não poderá ser transmitido e uma mensagem de erro ICMP será retornada.

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3.1.3.2. Campos de fragmentação (identificação, flag, deslocamento de fragmento) no cabeçalho do datagrama IP

O método de fragmentação deve ser determinado com base no identificador, sinalizador e deslocamento do fragmento no datagrama IP .

标识: ocupa 16 bits e é usado para representar o mesmo identificador consistente com o datagrama original.

• Por exemplo, se o identificador original for 62323, se a fragmentação for realizada neste momento, o identificador de dados dos fragmentos ainda será 62323. O objetivo principal é combinar vários fragmentos do mesmo grupo em um datagrama completo quando são enviados para a extremidade receptora.

标志: Ocupa 3 bits, dos quais o primeiro bit é reservado para o bit mais alto, e apenas os dois últimos bits são úteis. Neste momento, os três bits são x _ _.

• O bit do meio (o bit após x): DF（Don't Fragment）, indica se deve ser fragmentado.
  • DF = 1: Desative a fragmentação.
  • DF = 0: Permitir fragmentação.
• O bit mais baixo (o segundo bit depois de x): MF（More Fragment）, indicando se há fragmentos atrás. Na verdade, este terceiro bit só é válido quando DF = 0.
  • MF = 1: indica que ainda existem fragmentos após o fragmento atual.
  • MF = 0: indica que o fragmento atual é o último fragmento e não haverá fragmentos subsequentes.

片偏移: 16 bits, após a fragmentação de um pacote mais longo, a posição relativa do fragmento atual no pacote de datagrama, em unidades de 8B .

• Então podemos saber que, exceto o último fragmento, o comprimento de cada fragmento deve ser um múltiplo inteiro de 8 bytes . Também é possível que o último fragmento seja ou não.

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3.1.3.3. Exemplo de fragmentação de datagrama IP

Descrição : Temos um cabeçalho de datagrama e uma parte de dados conforme mostrado abaixo, que precisam ser fragmentados em fragmentos de datagrama com comprimento não superior a 1420

Análise :

Pode-se ver que o cabeçalho está fixado em 20B e o comprimento variável não está incluído aqui, então o ignoramos. Como o fragmento do datagrama é 3800B, se ele pode ser fragmentado depende realmente de DF = 0 no cabeçalho. Aqui nós apenas o padrão é fragmentação.

O comprimento máximo do fragmento é 1420B e o cabeçalho é 20B, portanto a parte dos dados é 1400B.

• O comprimento da parte de dados da fragmentação aqui é 1400 B. Motivo: Para fragmentação da parte de dados, um cabeçalho de 20 B precisa ser adicionado.

Neste momento, 3800 pode ser dividido em três partes de dados: 1400, 1400 e 1000.

A seguir calcularemos o deslocamento de cada fragmento, como calculá-lo e posicioná-lo?

• O deslocamento da parte de dados corresponde à parte de dados da mensagem original, começando em 0.
• Então a parte de dados da primeira parte é: 0-1399; a parte de dados da segunda parte é: 1400-2799; e a terceira parte é 2800-3799.

Cada um dos nossos deslocamentos é determinado com base na posição inicial da parte de dados atual e, como o deslocamento é de 8B unidades, precisamos dividir a posição inicial por 8B:

• Exemplo: A posição inicial da segunda fatia é 1400B, depois 1400B/8B = 175, e o mesmo vale para a terceira fatia, 2800B/8B = 370B.

No final, os cabeçalhos reais dos três fragmentos que separamos possuem os seguintes valores de campo para os fragmentos:

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3.1.3.4. Resumo das unidades do formato do datagrama IP

总长度A unidade é 1B.

片偏移A unidade é 8B.

首部长度A unidade é 4B.

Qiaoji: Uma espécie de joia de oito peças .

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3.2. Endereço IPV4

3.2.1. Compreendendo os endereços IP

IP地址: atribua um identificador a cada interface de host e interface de roteador como um identificador globalmente exclusivo. O único identificador de 32 bits/4 bytes do mundo que identifica a interface host do roteador.

Combinação de endereço IP : composta pelo número da rede e pelo número do host.

• O número da rede é usado para determinar em que área ela está; o número do host é usado para determinar qual host está nesta área.

Método de escrita : Use notação decimal pontilhada, como segue:

3.2.2. Endereço IP na Internet (quantos segmentos de rede são identificados)

Conforme mostrado na figura abaixo, a rede é dividida por dispositivos físicos em diferentes camadas. Há um total de 6 redes :

Em primeiro lugar, a primeira rede: LAN1 , você pode ver que ela é dividida usando um roteador. Neste momento, os dois computadores à esquerda estão no mesmo segmento de rede. Para este segmento de rede LAN1, é 222.1.3.0 :

Depois vem a segunda rede: LAN2 , que também é dividida por meio de um roteador, seu segmento de rede é 222.1.1.0, conforme mostra a figura abaixo:

A terceira rede: LAN3 também é dividida por meio de um roteador. Observe que uma ponte é usada nesta rede. A ponte é um dispositivo físico da camada de enlace de dados. Ela só pode isolar domínios de conflito, mas não pode isolá-los. Domínio de transmissão, então os lados esquerdo e direito da ponte pertencem ao mesmo segmento de rede, e o segmento de rede é 222.1.2.0, conforme mostrado na figura a seguir:

As redes 4 a 6 são as três áreas intermediárias, divididas por roteadores. São uma rede especial chamada rede não numerada ou rede anônima.

• É chamada de rede porque existem endereços IP nesta rede, mas tal rede é composta por uma conexão e não inclui um host de computador.

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3.2.3. Endereços IP classificados

Dividido nas categorias A, B, C, D e E.

Razões para dividir várias classes : Várias redes são bastante diferentes. Pode haver muitos hosts, independentemente da rede, mas algumas redes têm menos hosts. Portanto, dividir esse endereço IP em várias classes será melhor. Atenda a um requisito de usuários diferentes.

A categoria de rede, o número máximo de redes disponíveis e o número máximo de hosts são os seguintes :

**Por que o número máximo de redes disponíveis está na classe A -2? **Um caso é excluir todos os 0s e o outro é o endereço de loopback 127.

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3.2.4. Endereços IP especiais e endereços privados

endereço IP especial

Endereço IP especial : não pode ser usado na prática ou é relativamente especial

网络号全0representa o host dentro do escopo desta rede. [O endereço de origem pode ser usado, mas não pode ser usado como endereço de destino]

全1、全1: Uma transmissão pode ser feita para esta rede . [O endereço de origem não é permitido, mas o endereço de destino está OK]

• Endereço de transmissão desta rede: refere-se à transmissão para a própria rede atual.
• O roteador não encaminha: Como o roteador isola o domínio de transmissão, quando um pacote de transmissão é enviado, ele passará pelo roteador, mas não será encaminhado.

特定值，全0: Usado para representar uma rede. [Nem o endereço de origem nem o endereço de destino funcionam]

特定值，全1：可以针对指定网络上的所有主机进行广播。【源地址不可以，目的地址可以】

127、任何数：用于本地软件还回测试，若是主机发送一个数据报，其目的地址写的是127.0.0.1，那么这个数据报是永远不会进入到网络当中的，永远不会离开主机。【源地址可以，目标地址可以】

• 主要用途：用来软件测试网络层的功能有没有问题，通过发送数据包的方式看看能不能发送并且能够正常接收，同样还可以测试自己的设备，自己的栈点是否可以正常的发送与接收数据。

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私有IP地址

私有IP地址：

这个主要是用于内部网络使用，路由器是不认、无效的。外界无法对这类地址进行访问，那么这类地址如何访问外界的网络呢？

• 这就涉及到了NAT技术。

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3.2.5、网络地址转换NAT技术（包含原理、案例）

网络地址转换NAT（Network Address Translation）：在专用网络连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫做NAT路由器，至少有一个有效的外部全球IP地址。

原理：所有使用本地地址的这个主机在和外界通信的时候，都需要经历一个NAT路由器的一个地址转换，这就就可以实现和外部主机进行通信。

• 本质：同样也是需要一个公网IP，在NAT路由器中维护了一个NAT转换路由表，实际在192网段中的主机IP地址和主机号为192.68.0.3:30000端口，此时映射为 172.38.1.5:40001这样的一条记录，当我发送的数据报经过NAT路由器的时候来进行地址转换为公网的IP地址，那么就能够实现上网，目标服务器也能够成功响应给用户。

下面是一个内部专用网络与外部网的一个案例：

**Como comunicar entre a rede interna e a externa 213.18.24? **Use diretamente um datagrama IP encapsulado pelo nosso host, que contém o endereço e a porta 192, e envie-o para o host de destino. Neste momento, o servidor de destino não pode saber onde a resposta é retornada.

Neste ponto, precisamos usar a conversão NAT. Primeiro, instale o software NAT no roteador NAT, e o roteador terá pelo menos um endereço IP global externo válido.

Em seguida, envie um datagrama novamente. Neste momento, nosso host 192.168.0.3 envia um pacote de dados para o servidor 213.18.2.4. Neste momento, um datagrama é construído com o endereço IP e o número de porta 192.168.0.3:30000. Neste momento , após NAT O roteador gera um endereço IP público e um número de porta correspondente ao mapeamento de 192.168.0.3:30000, converte o novo endereço IP público e porta em um datagrama e o envia . Neste momento, as duas redes públicas voltam e assim por diante. Ambos podem encontrar o host um do outro. Quando o servidor responder com dados, ele também completará uma tradução de endereço através do roteador NAT !

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3.2.6. Sub-redes e mascaramento de sub-rede

3.2.6.1. Fraquezas dos endereços IP classificados

1. A taxa de utilização do espaço de endereço IP às vezes é muito baixa .

• Por exemplo, ao solicitar um endereço IP Classe B, o número de hosts não é muito grande no momento, e pensa-se que aumentará no futuro. Isso causa um desperdício de recursos, fazendo com que os recursos do IP espaço de endereço seja usado prematuramente.

2. Endereços IP de dois níveis não são flexíveis o suficiente .

• Por exemplo: Uma organização pode precisar abrir uma nova rede imediatamente em um novo local, mas antes de solicitar um novo endereço IP, ela deve solicitar uma série de endereços IP junto ao ISP, que é o provedor de serviços de Internet, mas a operação não é flexível o suficiente. Existe uma maneira de adicionar de forma flexível a rede de uma unidade sem ter que ir ao ISP para solicitar alguns novos números de rede com antecedência?

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3.2.6.2. Sub-redes

O número do host no endereço IP secundário original é dividido em 子网号+主机号:

Nota : Depois que uma determinada unidade é dividida em sub-redes, ela ainda aparece como uma rede para o mundo externo, ou seja, as redes fora da unidade não podem ver a divisão das sub-redes dentro da unidade.

Os pontos a serem observados são os seguintes :

1. Ao dividir sub-redes, quantos dígitos devem ser reservados para o número do host?

• Pelo menos dois dígitos devem ser deixados para o número do host. Se sobrar apenas um dígito, o número do host será 0 ou 1, que não pode ser atribuído como host.

2. Ao dividir em sub-redes, os números das sub-redes podem ser todos 0 e 1?

• Depende da situação. No início isso não era possível. Com a ampla aplicação da tecnologia CIDR, todos os 0s e todos os 1s começaram a ser permitidos.

3. O número do host não pode conter apenas 0 e 1.

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3.2.6.3. Máscara de sub-rede

O objetivo da máscara de sub-rede : extrair o endereço IP correspondente, que é o número da rede, através de AND.

Implementação da ideia : Quanto à sub-rede para a qual o endereço IP é enviado, o segmento de rede é obtido fazendo AND na máscara de sub-rede com o endereço IP!

A seguir estão exemplos de determinação de segmentos de rede e uso de máscaras de sub-rede para dividir segmentos de rede :

Primeiro, vamos dar uma olhada no processo de extração de endereço IP de dois níveis. Se nosso endereço IP for 145.13.3.10, use 255.255.0.0 para comparar com esse endereço IP. Neste momento, podemos extrair o número de rede desse endereço IP. Isso é 124.13.0.0:

Da mesma forma, se quisermos dividir o host da unidade, precisamos usar o número da sub-rede para dividi-lo. Há também uma máscara de sub-rede para esse número de sub-rede para determinar se ele está em um determinado segmento de rede. Se quisermos usar 145.13. 0.0 é dividido em uma sub-rede com um número de host 254, então podemos usar 255.255.255.0 como máscara de sub-rede do endereço IP de terceiro nível. Neste momento, por meio da divisão secundária, o segmento de sub-rede 145.13.0.0 é 145.13 .3.0:

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3.2.6.4. Exercícios de máscara de sub-rede

Exercício 1: Calculando endereços de rede

Tópico :

Análise : Ambas as máscaras de sub-rede são 141.14.64.0.

O processo de cálculo consiste em comparar o endereço IP com a máscara de sub-rede para obter o endereço de rede do endereço IP correspondente. Calcule o seguinte endereço IP e o terceiro dígito da máscara de sub-rede, respectivamente:

Pequenos pontos de conclusão da descoberta do tópico:

1. Verifica-se que os segmentos de rede obtidos por diferentes máscaras de sub-rede são iguais : o mesmo endereço IP e diferentes máscaras de sub-rede podem obter o mesmo endereço IP.

2. Embora o segmento de rede seja o mesmo, máscaras diferentes alcançam efeitos diferentes. Por exemplo, o número máximo de hosts que podem ser usados ​​em cada sub-rede e o número de sub-redes divididas são diferentes.

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Exercício 2: Calcular agrupamento de transmissão (questão do vestibular de pós-graduação)

Tópico :

Análise : para D

Observe que o título pede para você enviar grupos de transmissão. Há um pequeno buraco aqui. A terceira parte de algumas sub-redes não é 255, mas tem vários bits extras. Ao usar a transmissão, esses bits extras também precisam ser definidos como todos. 1 .

Primeiro usamos o endereço IP 180.80.77.55 e a máscara de sub-rede 255.255.252.0 para realizar um E. Neste momento, o segmento de rede obtido é 180.80.76.0.

Quando enviamos um sinal de transmissão, todos os números de host devem ser 1 e os 2 bits extras também devem ser definidos como 1. Neste momento, o endereço de transmissão é: 180.80.79.255.

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3.2.6.5. Encaminhamento de pacotes ao usar sub-redes (incluindo processo de encaminhamento)

Se uma máscara de sub-rede for usada, mais um campo precisará ser adicionado à tabela de roteamento 目的网络子网掩码.

Neste momento, o conteúdo contido na tabela de roteamento é o seguinte :

1 目的网络地址、。

2 目的网络子网掩码、。

3 下一条地址、。

A seguir, vamos dar uma olhada no processo de encaminhamento de pacotes ao usar sub-redes :

1. Quando um datagrama chega ao roteador, o endereço IP de destino é extraído primeiro.

2. Compare o endereço IP com o endereço IP na tabela de roteamento para ver se existe um correspondente. Se houver um correspondente, proceda diretamente de acordo com o ponteiro "próximo salto", se não houver correspondência, iremos para a próxima etapa.

3、比较判断是否有特定主机路由：指的是在路由表中有专门特定的一行与目的地址是一样的。若是IP地址与路由表中的特定主机路由IP地址一样，那么直接就按照路由表路由规则进行转发。

4、将IP地址与路由表中的子网掩码相&，来判断是否有与子网段相匹配的，若是有根据"下一条"指出的进行处理；若是不匹配继续下一步。

5、若是转发表中有默认路由，若是有则将该分组传送给默认路由，进入到新路由后同样进行上面的步骤；若是没有路由，那么报告转发分组出错。

6、经过不断地默认路由转发，依旧找不到对应的网段或者主机地址，此时TTL为0时，报文则会被丢弃掉。

• 默认路由为：0.0.0.0/0。

• 是否直接交付过程（个人感觉与其中的4在视频里说重复了）：直接使用目的IP地址与子网掩码进行相与，若是相同就直接转发到对应的子网当中。
  • 直接交付与间接交付区别：直接交付通过与子网掩码或者比较的方式来定位在当前路由器的某个网段；而间接交付则是需要跳转到下一个路由器来进行转发。

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3.2.7、无分类编址CIDR

3.2.7.1、认识CIDR编址形式

CIDR是目前比较普遍实用的编址形式。

产生原因：B类地址很快被分配完毕，路由表中的项目急剧增长。

原本二级IP地址的优化方式：由于二级IP地址使用不灵活，对于地址利用率比较低，此时就有了子网掩码划分子网的技术。

CIDR编址：在子网这个概念启发下，将整个网络号和子网号都合并到了一起，称之为网络前缀，再次回到了二级IP地址形式。

Este parece ser o mesmo que o endereço IP secundário no início, mas o número do host aqui tem comprimento variável e o comprimento do número da rede pode ser ajustado de forma flexível. Naturalmente, o comprimento do número da rede também pode ser ajustado de forma flexível .

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3.2.7.2. Características do CIDR de endereçamento sem classe

Recurso 1: Elimina os conceitos de endereços e sub-redes tradicionais de Classe A, Classe B e Classe C.

Notação CIDR : adicione "/" após o endereço IP e, a seguir, escreva o número de dígitos no prefixo da rede (pode ser de qualquer comprimento).

• Por exemplo: 128.14.32.0/20. Neste ponto, a divisão está completa. Os primeiros 20 dígitos são a máscara de sub-rede e o segmento de rede correspondente pode ser calculado diretamente.

Recurso 2: Integre endereço de sub-rede e máscara de sub-rede para facilitar a divisão de sub-rede .

O CIDR agrupa endereços IP consecutivos com o mesmo prefixo de rede em um "bloco de endereços CIDR".

Por exemplo: 128.14.35.7/20 é um endereço em um determinado bloco de endereços CIDR. Isso significa que o prefixo da rede é 20.

Esta é a aparência desta rede 二进制、最小主机地址以及最大主机地址:

地址块:128.14.35.7/20. Também conhecido como "/20地址块".

地址掩码（子网掩码）:11111111 111111111 111110000 00000000。

• Na verdade, os primeiros 20 são 1 e os últimos 12 são 0.

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3.2.7.3. Pequeno exemplo de endereçamento CIDR não classificado

Pergunta: Forneça o número do host do número de rede do bloco de endereços CIDR 192.199.170.82/27, o endereço mínimo/máximo do bloco de endereços, qual é o bloco de endereços e qual é a máscara de sub-rede do bloco de endereços.

Análise :

(1) Número da rede e número do host : 27 dígitos para o número da rede e 5 dígitos para o número do host.

(2) Endereço mínimo e endereço máximo do bloco de endereço

11100000

01010010

Execute a fase & e obtenha 01000000.

Endereço mínimo: 192.199.170.64.

• Os últimos 8 dígitos são: 01000000.

Endereço máximo: 192.199.170.95.

• Os últimos 8 dígitos são: 01011111.

(3) Qual é o bloco de endereço : 192.199.170.82/27

(4) A máscara de sub-rede do bloco de endereço é: 11111111 11111111 11111111 11100000.

• 27 1s e 5 0s.

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3.2.7.4. Duas aplicações importantes do CIDR: formação de super-redes e correspondência de prefixo mais longo

Aplicação 1: Formando uma super-rede

Entendendo o que constitui uma super-rede

构成超网（路由聚合）: Agregue várias sub-redes em uma sub-rede maior.

Método : Encurte o prefixo da rede (pegue a interseção de todos os endereços de rede).

Descrição do caso : Em aplicações práticas, os registros de máscara de segmento de rede de roteamento podem aparecer ao usar o CIDR. Então, podemos cruzar várias interfaces correspondentes de rede para formar um único prefixo de rede. Como mostrado abaixo, existem duas redes no roteador R2.

Os endereços IP para Rede 1 e Rede 2 são os seguintes:

网络1：206.1.00000000.00000000
网络2：206.1.10000000.00000000

Pegamos aqueles com o mesmo prefixo, que no caso acima é de 16 bits:

Neste ponto, as duas redes podem formar uma super-rede: 206.1.0.0.

O efeito é mostrado abaixo :

Conclusão : Dividir sub-redes é menos-> mais, e formar super-redes é mais-> menos.

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Componha um problema de cálculo de super-rede

Tópico :

Análise : Selecione C

Primeiro, liste todos os endereços IP, encontre o prefixo mais longo e use esse prefixo mais longo como máscara para completar a agregação e mesclagem:

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Aplicação 2: correspondência de prefixo mais longa

Conheça a correspondência de prefixo mais longa

最长前缀匹配: Ao usar CIDR, consultar a tabela de roteamento pode resultar em vários resultados correspondentes (bit a bit E de máscaras de rede raiz), e a rota com o prefixo de rede mais longo deve ser selecionada .

• Simplificando: quando múltiplas máscaras são combinadas, a selecionada é baseada na máscara mais longa do segmento de rede correspondente.

Exemplo: O roteador possui três segmentos de rede. Neste momento, nosso endereço de destino é o endereço IP 206.71.130. Como combinar com base no prefixo mais longo?

Análise : Escolha o Departamento de Ciência da Computação.

根据目的IP地址与多个网段的子网掩码进行&来求得网段IP地址与相对应给出的是否相同，匹配所有相等的网段出来，若是有多个，那么就选择掩码最长的。

两个条件：①IP地址与掩码&匹配成功。②匹配成功多个，根据掩码也就是前缀越长，地址块越小先满足。

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最长前缀匹配练习题

题目：

• 其中0.0.0.0/0表示的是默认路由，当我们不能匹配其他的路由时，我们会进行路由器转发，也就是走这个默认路由的下一条路由器重新寻找。

解析：同样是拿每道题的掩码与目标IP地址进行相与，最终求得匹配的IP地址，哪个前缀（掩码）最长就选择哪个

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3.3、网络层协议

3.3.1、ARP协议

3.3.1.1、认识ARP协议与使用过程（包含4中情况）

使用ARP协议的原因：由于在实际网络的链路上传送数据帧时，最终必须使用MAC地址，对于网络层只能够使用IP地址完成寻址。

• 在局域网中，只能够看得懂MAC地址，所以需要MAC地址。
• 若是传输过程中没有找到MAC地址，就需要通过ARP来找到MAC地址。

ARP表：每个主机和路由器都有一个ARP高速缓存，用来存放IP地址与MAC地址的映射。

ARP协议使用过程：

1、检查本机ARP高速缓存，若是有对应表项则写入到MAC帧中，若是没有则将目的MAC地址设置为FF-FF-FF-FF-FF-FF的帧封装来进行广播发起ARP请求分组。

2、此时当前的局域网中的所有主机都能够收到该请求。目的主机收到请求后（对应主机ARP表中有该IP地址表项）首先会将源主机的MAC地址记录到自己的ARP高速缓存表，接着就会向源主机单播一个ARP响应分组。

3、源主机收到后会将此映射写入 到ARP缓存（10-20min更新一次），同时会写入到MAC帧中。

ARP协议4种典型情况：

1、主机A发给本网络上的主机B：用ARP找到主机B的硬件地址。

2、主机A发给另一网络上的主机B：用ARP找到本网络上的一个路由器（网关）的硬件地址。

3、路由器发给本网络的主机A：用ARP找到主机A的硬件地址。

4、路由器发给另一个网络的主机B：用ARP找到本网络的一个路由器的硬件地址即可。

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3.3.1.2、发送数据的过程（典型情况1，考虑到本机有ARP记录和没有的两种情况）

首先可以看到我们有一条线路，其中上面有集线器、交换机、路由器以及主机，我们的目标是从主机1中发送给主机3一个PDF：

在应用层是一个PDF文档，由于传输的文档数据过大，进入到传输层的时候就需要进行报文分段。

接着我们就拿其中的一个分段来进行示例演示：

在网络层当中，我们给对应的分段添加上源地址、目的地址。

• 实际往往这个目的地址都是通过一个应用层的协议DNS来获取到的。

接着进入到数据链路层，此时需要添加源地址的MAC地址以及目标主机的MAC地址，此时我们仅仅只有源主机的MAC地址，**对于目标的MAC地址我们怎么获取？**若是没有这个目的MAC地址我们最终是无法再局域网中传输MAC帧来完成数据的传输的。

情况1：若是1号机也就是本机的ARP表中是否有对应IP的地址映射，由于刚好有，此时我们就直接获取到目标地址的MAC地址，接着写入到MAC帧中。

• 有的原因是之前肯定有访问过该IP地址，已经通过ARP请求获取到了所以能够存储在本地的ARP表中。

情况2：若是当前的1号机的ARP表并没有该IP地址的MAC地址，此时会进行广播ARP请求分组。

此时这个广播ARP请求分组会从交换机的各个端口转发出去，此时刚好主机3就是在同一个网段当中，主机3首先会将发来的请求分组中的源地址以及源MAC地址存入到自己的ARP表中，接着就响应一个单播ARP相应分组，其中就是IP3以及它的MAC地址。

此时主机1收到了响应回来的ARP响应分组，将其中的主机3MAC地址以及IP地址存入到自己的ARP表中，接着就写入到MAC帧中，最终在物理层将数据形成比特流或者信号的形式在链路上传输出去。

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3.3.1.3、发送数据的过程（典型情况2）

需求：当前的目标是从主机1发送PDF到主机5当中：

这里直接快进到数据链路层，此时需要在MAC帧中填入目标主机5的MAC地址，由于当前主机1中的ARP表并没有对应IP地址的MAC地址：

此时就会发送一个广播ARP请求分组，由于并不知道目标的MAC地址是什么，此时将目的MAC地址设置为FF-FF-FF-FF-FF-FF的帧封装来进行广播发起ARP请求分组：

由于当前局域网的主机中并没有主机5，此时只路由路由器才会相应这个请求，此时进行单播返回一个ARP的响应分组，这里的MAC地址是路由器的MAC地址：

此时将传入过来的路由器的MAC地址填入到MAC帧发了出去到网关IP6位置，接着进行物理层、数据链路层、网络层的解封装，由于到了新的网络了，此时就需要更换MAC地址，此时当前源地址MAC变为了MAC7，目标MAC地址变为了MAC8。

• 目前是一个点对点的通信，会采用PPP协议，那么此时目的MAC地址中应该填全1，而由于当前主机1—>主机5是端到端的，此时就填路由器的MAC地址。

到了下一阶段，此时源MAC地址就变为了MAC9，目标MAC地址为MAC5，这个MAC5同样也是通过在MAC9网段左边路由器的时候发起一个ARP请求，此时在当前网段中有主机5，此时就会返回过来的ARP响应分组，获取到了主机5的MAC地址：

此时目标的MAC5地址也有了，那么就可以在局域网中通过MAC5的地址来发送给主机5了。

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3.3.1.4. Resumo

O protocolo ARP é na verdade um protocolo entre a camada de enlace e a camada de rede, ele combina o endereço IP e o endereço MAC, então o protocolo ARP é desenhado assim na camada de rede:

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3.3.2. Protocolo DHCP (protocolo da camada de aplicação, fornece apenas a base para comunicação da camada de rede)

3.3.2.1 Como o host obtém o endereço IP? (configuração estática e dinâmica)

**Motivo para aprender DHCP na camada de rede? **Porque fornece uma base para a comunicação da camada de rede.

Existem duas maneiras principais de um host obter um endereço IP : configuração estática e alocação dinâmica.

• 静态配置: corrija a configuração do endereço IP antecipadamente.
• 动态配置: Conclua o processo de alocação automática com a ajuda de um servidor DHCP.

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3.3.2.2. Compreender o DHCP e o processo de troca entre cliente e servidor

DHCP: Protocolo de configuração dinâmica de host DHCP é um protocolo de camada de aplicativo que usa o modo cliente/servidor . O cliente e o servidor interagem através do modo de transmissão e são baseados na transmissão UDP .

Funções fornecidas pelo DHCP : Fornece um mecanismo de rede plug-and-play . O host pode obter dinamicamente o endereço IP, máscara de sub-rede, gateway padrão, nome do servidor DNS e endereço IP do servidor, permitir a reutilização de endereços , apoiar usuários móveis para ingressar no rede e suporte à renovação de locação de endereço em uso .

• 地址重用: Quando um host entra nesta LAN, o servidor DHCP atribui a ele um endereço IP. Quando o host sai, um novo host solicitará um endereço IP. Neste momento, o endereço IP atribuído ao host pode ser o endereço para ele.
• 地址续租: Com a natureza do tempo, é chamado 租用期.

O processo de troca entre o servidor DHCP e o cliente DHCP é o seguinte :

1. O host transmite uma mensagem de "descoberta DUCP": procurando um servidor DHCP na rede.

• Popular: O cliente pergunta "Existe um servidor DHCP?"

2. Depois de receber a mensagem "DUCP Discovery", o servidor DHCP transmite uma mensagem "DHCP Provide" para a rede : incluindo o fornecimento do endereço IP e informações de configuração relacionadas do cliente DHCP.

• Popular: O servidor diz "sim, sim, sim", vou alocar e enviar para você agora.

3. O host recebe a mensagem "DHCP Provide". Se receber os parâmetros de transmissão fornecidos pelo servidor DHCP, ele envia uma mensagem "Broadcast DHCP Request": o host solicita ao servidor que forneça um endereço IP.

• Popular: O cliente me pediu para usar o endereço IP que você me forneceu agora.
• **Por que ainda precisamos que o host transmita uma mensagem de solicitação DHCP quando já conhecemos os endereços IP um do outro? **A razão é que o uso desta mensagem de solicitação de transmissão pode informar outros servidores DHCP que o endereço que acabou de ser atribuído pode ser recuperado. Eu já o tenho.

4. **O servidor DHCP transmite a mensagem "Confirmação DHCP"**: atribui o endereço IP ao cliente DHCP.

• Popular: O servidor diz para usá-lo.

Pontos-chave :

1. A comunicação entre o cliente e o servidor DHCP é feita por meio de broadcast. O motivo é que a máquina cliente não possui um endereço IP no início.

2. O protocolo DHCP utiliza um método cliente/servidor. Durante a interação, mensagens de difusão são enviadas e é um processo de alocação dinâmica de endereços IP. É baseado em UDP e não em TCP.

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3.3.3. Protocolo ICMP

3.3.3.1. Posição da estação do protocolo TCP/IP

Pilha de protocolo TCP/IP :

Os protocolos ICMP e IGMP intermediários são protocolos na camada de rede e na camada de transporte. O protocolo ICMP serve como uma ponte para encaminhar datagramas IP de forma mais eficaz e aumentar a chance de entrega bem-sucedida.

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3.3.3.2. Funções e estrutura de mensagens fornecidas pelo Internet Control Message Protocol ICMP

O protocolo ICMP suporta funções de host ou roteador :

1. Relatório de erro (ou exceção).

• Relatório de erros: Envie uma mensagem de erro ICMP ao host de origem quando alguns pacotes forem descartados devido a erros.

2. Consulta de rede.

Para as duas funções de implementação acima, elas serão eventualmente enviadas 特定ICMP报文.

A estrutura da mensagem ICMP :

• 类型: refere-se ao tipo de relatório de erro ao qual pertence a mensagem ICMP realmente enviada.
• 代码: Para diferenciar ainda mais entre diferentes situações dentro de um determinado tipo.
• 检验和: Usado para verificar mensagens ICMP.
  • Para a soma de verificação do cabeçalho no datagrama IP, ele verifica apenas a soma de verificação do cabeçalho e não a parte dos dados do datagrama. Portanto, é impossível garantir que a parte dos dados esteja correta apenas confiando no cabeçalho do IP datagrama.

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3.3.3.3. Dois tipos de mensagens ICMP

Existem dois tipos de mensagens ICMP : mensagens de erro ICMP e mensagens de consulta ICMP.

Tipo 1: mensagem de erro ICMP

5 tipos de mensagens de erro ICMP

Mensagens de erro ICMP (5 tipos) :

1. O destino está inacessível : quando o roteador ou host não consegue entregar o datagrama, ele envia a mensagem de destino inacessível ao ponto de origem. 【Incapaz de entregar】

2. Supressão de origem : quando um roteador ou host descarta datagramas devido ao congestionamento, uma mensagem de supressão é enviada à origem para informá-la de que a taxa de envio de datagramas deve ser reduzida. [Dados perdidos devido ao congestionamento]

• A supressão de fonte agora está desativada e não será usada.

3. Tempo excedido : Quando o roteador recebe um datagrama com TTL=0, além de descartar o datagrama, ele também envia uma mensagem de tempo excedido para a origem; quando o destino não consegue receber um datagrama dentro de um tempo pré-determinado Quando todos os fragmentos do datagrama foram recebidos, os fragmentos do datagrama recebidos são descartados e a mensagem de tempo excedido é enviada ao ponto de origem. 【TTL = 0】

• Resumo: ①TTL=0 ao chegar ao roteador. ②O endpoint não pode receber todas as mensagens completas de um datagrama dentro do tempo especificado.

4. Problema de parâmetro : Quando o valor de alguns campos do cabeçalho do datagrama recebido pelo roteador ou host de destino está incorreto, o datagrama deve ser descartado e uma mensagem de problema de parâmetro enviada ao ponto de origem. [Há um problema com o primeiro campo]

5. Alterar rota (redirecionar) : O roteador envia a mensagem de alteração de rota ao host para que o host saiba que o datagrama deve ser enviado para outro roteador na próxima vez. [Disponível através de melhor roteamento]

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Campos de dados da mensagem do relatório de erros ICMP

Todos os campos de dados da mensagem do relatório de erros ICMP são iguais .

O ICMP consiste em :

1. Retire o [① cabeçalho do datagrama IP e os últimos 8 bytes] no datagrama IP como o campo de dados da mensagem ICMP e, em seguida, adicione [② os primeiros 8 bytes do ICMP].
2. Finalmente, adicionar [③cabeçalho do datagrama IP] pode formar um datagrama completo.

A mensagem do relatório de erros ICMP é um datagrama IP, que é a parte de dados da unidade de transmissão da camada de transporte da camada de rede.

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Situações em que mensagens de erro ICMP não devem ser enviadas (quatro situações)

1. Não envie mais mensagens de relatório de erros ICMP para mensagens de relatório de erros ICMP.

• Se houver um erro no envio de uma mensagem ICMP, uma mensagem ICMP separada não será enviada.

2. Não envie mensagens de relatório de erros ICMP para todos os fragmentos de datagrama subsequentes do primeiro fragmento de datagrama fragmentado.

3. As mensagens de relatório de erros ICMP não são enviadas para datagramas com endereços multicast .

• Multicast é de um ponto para muitos pontos e deve ser diferenciado de broadcast. Broadcast é de um ponto para todos os nós. Multicast é seletivo e não precisa ser enviado para todos os nós. Ele só precisa ser enviado para vários nós, independentemente do nó. .

4. Não envie mensagens de relatório de erros ICMP para datagramas com endereços especiais (como 127.0.0.0 ou 0.0.0.0).

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Tipo 2: mensagem de consulta ICMP

Quatro tipos de mensagens de consulta ICMP

1. Solicitação de eco e mensagens de resposta: O host ou roteador envia uma consulta a um host de destino específico . O host que recebe esta mensagem deve enviar uma mensagem de resposta de eco ICMP ao host ou roteador de origem.

• As duas mensagens são usadas juntas.
• Objetivo principal: testar se a estação de destino está acessível e compreender seu status relacionado.
• Aplicação prática: PING.

2. Mensagens de solicitação e resposta de carimbo de data/hora : peça a um host ou roteador para responder a data e hora atuais, que são usadas para sincronização do relógio e medição de tempo.

3. Mascarar solicitação de endereço e mensagens de resposta .

4. Consulta do roteador e mensagens de anúncio .

3 e 4 não são mais usados.

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Aplicação prática ICMP (PING, Traceroute)

PING: teste a conectividade entre dois hosts, usando solicitação de eco ICMP e mensagens de resposta .

Traceroute: rastreie o caminho de um pacote da origem até o destino, usando a mensagem de relatório de erro de tempo excedido ICMP .

• Fluxo de trabalho: Envie uma série de datagramas. O primeiro datagrama enviado tem um tempo TTL de 1, o segundo datagrama enviado tem um tempo TTL de 2 e depois aumenta em sequência. Este método aproveita principalmente o fato de que quando TTL = 0 , o roteador será descartado e, em seguida, será retornada uma mensagem de relatório de erro cujo tempo de erro excedeu.Neste momento, a distância entre a origem do pacote e o caminho pode ser calculada através da mensagem de relatório de erro.

Os tipos de mensagens dos dois aplicativos são diferentes : PING é uma mensagem de consulta e Traceroute é uma mensagem de relatório de erros.

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4.IPv6

4.1. Razões do nascimento e vantagens do IPv6

Hoje em dia a Internet está conectada a qualquer momento e todos podem acessar a Internet, neste momento existe uma situação em que os endereços IPV4 não são suficientes.

Três estratégias para resolver a divisão de endereços IPV4 de 32 bits :

• Estratégia 1: O endereçamento CIDR sem classe torna a alocação de endereços IP mais razoável.
• Estratégia 2: NAT, convertendo endereços privados em endereços públicos para salvar endereços IP
• Estratégia 3: Use o protocolo IPv6 para aumentar significativamente o número de endereços IP.

Nota : As duas primeiras estratégias visam apenas otimizar a alocação de endereços IP e utilizá-los racionalmente. A última estratégia é realmente expandir o número de endereços IP.

O uso do IPv6 também inclui as seguintes vantagens :

1. Melhore o formato do cabeçalho para tornar o processamento do roteador mais eficiente.

• Além da parte fixa, o formato do cabeçalho original no IPv4 também possui uma certa parte variável.Existem muitos campos de 20B na parte fixa e precisam ser melhorados para acelerar a eficiência de processamento do roteador.

2. Processe/encaminhe datagramas rapidamente.

3. Suporte QoS (Qualidade de Serviço): Fornece uma variedade de serviços.

• QoS (Qualidade de Serviço) especifica que uma rede pode usar diversas tecnologias básicas para fornecer melhores capacidades de serviço para comunicações de rede designadas . É um mecanismo de segurança para a rede. Uma tecnologia usada para resolver problemas como latência e congestionamento da rede.

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4.2. Formato de datagrama IPv6 (cabeçalho, carga útil)

Formato de datagrama IPv6 :

• 基本首部: Fixo 40B.
• **E a parte variável no IPv4? **Na verdade, a parte variável do IPV4 original é movida para a carga útil. Se houver alguns novos requisitos e certas funções forem adicionadas ao datagrama, elas poderão ser implementadas no cabeçalho da extensão.

O formato do campo da carga útil é o seguinte :

版本: 4 dígitos, indicando a versão do protocolo, sempre 6.

优先级: 8 bits, distinguindo o tipo e a prioridade dos datagramas.

流标签: Um "stream" é uma série de datagramas na Internet de uma fonte específica para um destino específico. Todos os datagramas pertencentes ao mesmo fluxo possuem o mesmo rótulo de fluxo.

• Para o bit de identificação no IPV4, o bit de identificação no IPV4 é que depois que o pacote de dados é fragmentado, todos os fragmentos de cada pacote de dados têm o mesmo bit de identificação. O rótulo do fluxo aqui se refere a este. Cada datagrama no fluxo tem o mesmo rótulo de fluxo .

有效载荷长度: Refere-se ao tamanho da carga útil em IPv6 (cabeçalho de extensão + dados).

下一个首部: Usado para identificar o próximo cabeçalho de extensão ou cabeçalho de protocolo da camada superior.

• Suponha que temos um datagrama neste momento. Além do cabeçalho básico de 44 bytes, esse datagrama também possui três cabeçalhos estendidos. Para cada cabeçalho, haverá um próximo cabeçalho apontando para o próximo cabeçalho no cabeçalho básico. O cabeçalho aponta para o cabeçalho de extensão 1, então o próximo cabeçalho no cabeçalho de extensão 1 aponta para o cabeçalho de extensão 2, então o próximo cabeçalho no cabeçalho de extensão 2 aponta para o cabeçalho de extensão 3 e, finalmente, o próximo cabeçalho no cabeçalho de extensão 3 aponta para a parte de dados.

跳数限制: Igual ao TTL no IPV4, refere-se ao ciclo de vida. Quando TTL = 0, o roteador descartará o datagrama e retornará uma mensagem de relatório de erro ICMP.

源地址、目的地址: 128 bits, apenas 32 bits em IPv4, estendendo muitos endereços IP.

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4.3. Comparação entre IPv6 e IPV4 (11 pontos)

Comparação entre IPv6 e IPV4 :

1. O IPv6 expande o endereço de 32 bits (4B) para 128 bits (16B), um espaço de endereço maior.

2. O IPv6 remove completamente o campo de soma de verificação IPv4 para reduzir o tempo de processamento de cada salto.

• Sem o campo checksum, o tempo de verificação do roteador será menor.

3. O IPv6 move os campos opcionais do IPv4 para fora do cabeçalho e os transforma em cabeçalhos estendidos , chamados de formatos de cabeçalho flexíveis.Os roteadores geralmente não verificam os cabeçalhos estendidos, o que melhora muito a eficiência de processamento dos roteadores.

4. IPv6 suporta plug-and-play (ou seja, configuração automática) e não requer protocolo DHCP.

• Plug and play refere-se à atribuição automática de um endereço IP. Não há necessidade de usar o protocolo DHCP para atribuir um endereço IP como IPV4.

5. O comprimento do cabeçalho IPv6 deve ser um múltiplo inteiro de 8B e o comprimento do cabeçalho IPv4 deve ser um múltiplo inteiro de 4B.

6. O IPv6 só pode ser fragmentado , enquanto o IPv4 pode ser fragmentado no roteador e no host.

• IPv6 só pode ser fragmentado no host. E se o requisito máximo da unidade de transmissão MTU for muito pequeno na camada de enlace de transmissão , mas o pacote de dados IPv6 atual for grande e precisar ser fragmentado? Neste momento, ele precisa ser descartado pelo roteador e retornar uma mensagem de relatório de erro .
• Observe que a mensagem do relatório de erros aqui é o protocolo ICMPv6.

7. ICMPv6: Para a camada de enlace acima, se for necessário que o intervalo de tamanho do MTU seja < o tamanho do pacote IVP6 de transmissão atual, o tipo de mensagem "Pacote muito grande" será anexado.

8. O IPv6 oferece suporte à pré-alocação de recursos, aos requisitos de vídeo em tempo real e garante determinadas aplicações de largura de banda e atraso.

9. O IPv6 cancela o campo do protocolo e o altera para o próximo campo do cabeçalho.

• Originalmente, o campo de protocolo no IPv4 refere-se a qual protocolo os dados transportados no pacote usam e qual protocolo da camada de transporte os dados transportados no pacote usam, mas foi cancelado no IPv6 e alterado para o próximo campo de cabeçalho .

10. O IPv6 cancela o campo de comprimento total e usa o campo de comprimento da carga útil.

• Por que existe um cabeçalho e comprimento total no IPV4? A razão é que o cabeçalho no IPv4 contém campos fixos + variáveis.
• Para IPv6, o cabeçalho é fixado em 40B, portanto, apenas o campo payload precisa ser representado.

11. IPv6 cancela o campo de tipo de serviço.

• Na verdade, corresponde ao campo de serviços diferenciados no IPv4.

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4.4. Representação de endereço IPv6

Forma geral (notação hexadecimal de dois pontos): 8 grupos, um grupo tem 4 hexágonos (1 hex 4 dígitos)

Forma compactada : se todos os 4 forem 0, use um 0 para representá-lo diretamente. Se houver 0s consecutivos como este, podemos ignorá-lo, como 000A, e escrevê-lo como A.

Uma forma especial de compressão ( compressão de zero ): uma série de zeros consecutivos pode ser substituída por um par de dois pontos.

• Nota : Isto é ::(dois dois pontos), e a notação de dois pontos só pode aparecer uma vez em um endereço.

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4.5. Tipos básicos de endereços IPv6 (unicast, multicast, anycast)

Tipos básicos de endereços IPv6 : unicast, multicast, anycast

单播: Comunicação um-para-um, endereço original + endereço de destino podem ser usados.

多播: Comunicação um-para-muitos, pode ser usada como endereço de destino.

• Se um host quiser se comunicar com todos os hosts neste grupo multicast, ele precisará usar um endereço multicast. Ele precisará colocar o endereço multicast no endereço de destino do datagrama IPv6 e então poderá ser enviado para este grupo multicast. Todos anfitriões entre eles.
  • **对于IPv6并没有使用IPv4的广播地址原因？**因为多播地址可以包括广播地址的，对于IPv4是发给这个局域网当中所有的节点，此时对于IPv6多播就可以进行取代广播，IPv6可以这个广播想象成一组组播当中的所有主机，给这些主机全部发送数据包就可以了。（简而言之：我们若是想要实现广播效果，可以将所有的主机地址添加到这一个目的地址当中去）
• 注意：只能作为目的地址，不能够作为源地址。

任播地址：一对多种的一个通信，可作目的地址。

• 任播地址是IPv6的独有地址，
• 解释：是指一对多当中的一个通信，实质上还是一对一通信，但是表现形式就好像是一个跟多个主机通信。只能够作为目的地址。
• 当IP数据包当中所封装的目的地址是一个任播地址，那么就会给这个任播组内的一台主机发送这个数据包，这一台主机是离发送方最近的一台。

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4.6、IPv6向IPv4过渡的两种策略（双栈协议、隧道技术）

策略1：双栈协议

描述：双协议栈技术就是指一台设备上同时启动IPv4协议栈和IPv6协议栈，此时设备那么既能和IPv4，也能够和IPv6网络通信。

• 若是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地址网络。
• 若是这台设备是一个计算机，那么将同时拥有IPv4地址和IPv6地址，并具备同时处理这两个协议地址的功能，同时可以以IPv4或者IPv6的身份去发送数据包。。

策略2：隧道技术

描述：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。

效果：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，隧道协议将其他协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送。

E se durante o processo do link de transmissão eu quiser transmitir pacotes de dados IPv6, mas parte do link possuir apenas roteadores IPv4?

• Solução: Use a tecnologia de tunelamento neste momento para transferir o pacote de dados IPv6 para um datagrama com IPv4 como cabeçalho de transmissão. Então, se for transmitido para IPv6, desbloqueie-o e continue a usar IPv6 para transmissão.

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momento do mapa mental

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5. Protocolo de roteamento

5.1. Compreenda os protocolos de roteamento

AS: Sistema autônomo.

Existem dois tipos de roteamento : protocolo de gateway interno IGP e protocolo de gateway externo EGP.

• Interior Gateway Protocol IGP : refere-se àquele utilizado dentro de um AS. Os protocolos específicos são RIP: OSPF.
  • O RIP utiliza vetores de distância (aplicáveis ​​a redes relativamente pequenas) e o OSPF utiliza o status do link (aplicável a redes relativamente grandes).
• Protocolo de gateway externo EGP : refere-se ao protocolo específico usado entre ASs BGP.

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5.2. Protocolo RIP (protocolo da camada de aplicação)

5.2.1. Compreender o protocolo RIP

RIP: É um protocolo de roteamento distribuído baseado em vetor de distância. É o protocolo padrão da Internet. Sua maior vantagem é a simplicidade.

O protocolo RIP exige que cada roteador na rede mantenha a melhor distância entre si e todas as outras redes de destino , ou seja, o menor número de saltos através do roteador (o roteador contém um conjunto de distâncias).

Distância : Geralmente "contagem de saltos", ou seja, o número de roteadores passados ​​da porta de origem para a porta de destino, a contagem de saltos + 1 após passar por um roteador. Especificamente, a distância da rede de um roteador a uma conexão direta é 1. O RIP permite que uma rota contenha até 15 roteadores, portanto, uma distância de 16 significa que a rede está inacessível.

A seguir está um conjunto de roteadores e várias redes conectadas : Você pode ver que a conexão direta com o roteador R2 é Net2. Neste momento, a tabela de roteamento contém um registro que atinge a rede Net2. A distância de conexão direta é 1. Se a rede de destino é Net1, conectada a um roteador no meio, então a distância é 2.

• 直接交付：指的是这个路由器和目的网络是直接相连的，直接相连的就可以直接交付了。
• 间接交付：交付给下一条路由器。

举例：RIP允许一条路由最多只包含15个路由器，距离为16表示网络不可达，若是超过16也是按照16算。

• RIP只适用于小互联网。

提出疑问：路由表如何构成？和哪些路由器交换信息？在什么时候交换信息？交换什么信息？

• 路由表如何构成解答：通过路由器与临近路由器之间交换。

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5.2.2、RIP协议和谁交换？路由器之间路由表多久交换一次？路由器之间交换什么？

问题1：RIP协议和谁交换？

答：仅和相邻路由器进行交换信息。

问题2：路由器之间路由表多久交换一次？

答：每30秒交换一次路由信息，接着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，则判定邻居路由器没有了，并更新自己路由表中该邻居的距离。

问题3：路由器之间交换什么？

答：路由器之间交换的信息是自己的路由表。

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5.3、RIP协议交换过程

RIP协议交换过程：

1. 路由器刚刚开始工作时，路由表中仅仅只有自己直接相连接的网络距离（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。
2. 当经过若干次更新后，所有路由器最红都会知道到达当前的自治系统AS中任何一个网络的最短距离和下一条路由器的地址。即"收敛"。

Um exemplo do processo de convergência é o seguinte: na figura abaixo, existem vários roteadores adjacentes e cada roteador possui seu próprio número:

Após 30 segundos, os roteadores começam a atualizar as informações de roteamento. Por exemplo, o roteador nº 1 envia os registros da tabela de roteamento para o roteador nº 2. Ao mesmo tempo, o roteador nº 3 também envia sua tabela de roteamento para o roteador nº 2. Roteador , neste momento o roteador nº 2 contém as informações de roteamento de dois roteadores adjacentes:

Neste momento, o roteador nº 2 envia sua tabela de roteamento para o roteador nº 3. Neste momento, o roteador nº 3 também possui o registro de roteamento do roteador nº 1:

À medida que os roteadores se atualizam ao longo do tempo, todo o sistema autônomo é restabelecido e cada roteador contém o melhor registro de roteamento para toda a rede do sistema autônomo.

Neste momento, surge novamente a questão: Como atualizar as tabelas de roteamento? Como calcular a menor distância entre os motivos de cada entrada?

• Esses problemas são explicados no algoritmo de distância mais curta.

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5.3.1. Algoritmo vetorial de distância (processo de implementação)

Como a distância mais curta é obtida ou atualizada? Como preencher a distância mais curta em cada entrada e na próxima entrada?

As informações trocadas entre roteadores são, na verdade, mensagens RIP .

Processo de implementação do algoritmo de vetor de distância :

1. Modifique todas as entradas nos pacotes RIP enviados por roteadores adjacentes.

Ou seja: para a mensagem RIP enviada pelo roteador adjacente com endereço X, modifique todos os itens da mensagem, altere o endereço no campo “próximo salto” para X e adicione 1 a todos os campos “distância” .

2. Execute as seguintes etapas para cada item na mensagem RIP modificada (atualize também a entrada do roteador R1 para o roteador X na imagem acima):

(1) Se não houver Net3 na tabela de roteamento R1, a entrada é preenchida diretamente na tabela de roteamento R1 (a distância é +1, e o roteador que atualiza a próxima entrada é a parte que envia a entrada da tabela de roteamento).

(2) Se houver Net3 na tabela de roteamento R1, verifique o próximo endereço do roteador:

• Se o próximo salto for X, substitua diretamente a entrada na tabela de roteamento de origem pela entrada recebida. (A atualização enviada deve ser a última distância mais próxima)
• Se o próximo item não for X e a distância original for maior que a distância de
• 

3、若180s还没收到相邻临近路由器X的更新路由表，则把X记录为不可达的路由器，此时将该对应距离设置为16。

4、返回（就是循环一下，之后继续隔30s进行更新，直到全部达到收敛为止）

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距离向量练习题1

题目：

解析：R4将自己的路由表发送给了R6，此时我们首先对传来的路由表中表项里的下一条路由器修改为R4，接着距离都+1，此时R4传来的路由表更新为如下：

此时我们尝试将这个修改过后的路由表来进行合并到R6的路由表中：

①由于R6中没有目的网络Net1的情况，所以会直接增加一条记录到路由表中。

②由于目的网络以及下一条路由器相同，此时拿最新传来的距离5覆盖掉原先路由表中距离为4的。

③传来目的网络一致，下一条路由器不相同，并且新传来的路由表表项记录距离为2，距离更短，此时就直接替换原来的路径。

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距离向量练习题2

题目：

解析：我们按照下面方式来进行列举每个路由器到达指定路由器的最短距离+延迟时间，接着从找到每组不同路由器到达指定同一个路由器的最短路径即可确定答案。

注意点：对于其中C路由器出发通过B、D、E路由器到达自己本身我们应该设置其距离为0。

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5.3.2、RIP协议的报文格式

其中首部+路由部分塞入到了UPD用户数据报当中，接着加上UDP首部称为UDP数据报，

所属层：RIP是应用层协议，使用UDP传送数据。

Nota : Uma mensagem RIP pode conter até 25 rotas. Se exceder (se houver mais de 50 rotas, precisa ser dividida em duas e enviada ), outra mensagem RIP deverá ser usada para transmissão.

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5.3.3. RIP boas notícias viajam rapidamente e más notícias viajam lentamente (casos normais e de erro)

Recursos do RIP : Quando ocorre uma falha na rede, leva um tempo relativamente longo (como vários minutos) para transmitir esta mensagem a todos os roteadores, "convergência lenta".

A situação normal é a seguinte :

Condição de falha :

Se a rede 1 adjacente ao roteador R1 falhar neste momento, a distância até a rede 1 no roteador R1 será definida como 16:

Neste momento, as regras para troca de dados entre roteadores podem levar 30 segundos para serem atualizadas para R2. O registro atual da tabela de roteamento de R2 é que o registro do roteador que atinge a rede 1 através do salto 2 ainda está atualizado. Neste momento, R2 acontece dentro desses 30 segundos. Em segundos, esta rota que pode alcançar a rede 1 é enviada para a rede 2:

• Nota: R2 não sabe que R1 está com defeito neste momento.

Neste momento, R1 também atualiza a distância para alcançar a rede 1 a 3 (cometa um erro se estiver errado):

Depois que R1 recebe a mensagem de atualização de R2, ele pensa erroneamente que pode alcançar a rede 1 através de R2, então atualiza sua tabela de roteamento, dizendo "o roteador R1 pode alcançar a rede 1 através de R2, a distância é 3", e então atualiza isso após 30 segundos. Informação enviada para R2:

Após recebê-lo, R2 também atualiza sua tabela de roteamento para “1,4,R1”, indicando que “a distância entre mim e a rede 1 é 4, e o próximo salto passa por R1”.

Em seguida, o ciclo se repete e é atualizado até que a distância final até a rede 1 seja 16, o que significa que ela está inacessível:

Núcleo : Quando uma determinada rede falha, alguns roteadores são considerados acessíveis porque não são atualizados a tempo. Neste momento, haverá um problema de troca de ida e volta, fazendo com que a distância final aumente para 16.

O efeito final : se um roteador descobrir uma rota mais curta, ela será transmitida rapidamente, se as más notícias forem transmitidas lentamente (situação inacessível, entrega de atualização suja).

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momento do mapa mental

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5.4. Protocolo OSPF (protocolo da camada de rede)

5.4.1. Compreender o protocolo Open Shortest Path First OSPF e suas características

开放最短路径优先OSPF协议（OSPF）: "Aberto" indica que o protocolo OSPF não é controlado por um determinado fabricante, mas é publicado publicamente ; "Shortest Path First" usa o algoritmo de caminho mais curto SPF proposto por Dijkstra .

A principal característica do OSPF é o uso de protocolos de link state distribuídos .

Recursos do OSPF :

①Com quem trocar?

Use o método de inundação para enviar mensagens a todos os roteadores do sistema autônomo , ou seja, o roteador envia mensagens para todos os roteadores adjacentes através da porta de saída , e cada roteador adjacente envia novamente as informações para todos os seus roteadores adjacentes. ( formato de transmissão )

Eventualmente, todos os roteadores em toda a área receberão uma cópia dessas informações.

②O que trocar?

As informações enviadas são o status do link de todos os roteadores adjacentes a este roteador (a quais roteadores este roteador é adjacente e a medição/custo do link – custo, distância, atraso, largura de banda, etc.).

Superficialmente, ele está enviando uma mensagem para roteadores adjacentes, mas na verdade todos os roteadores de toda a rede podem recebê-la.Além disso, o padrão de medição definido aqui não é apenas o número de saltos, mas também inclui custo, distância, atraso e largura de banda.

③Quanto tempo leva para trocar?

Somente quando o status do link muda , o roteador inunda essas informações para todos os roteadores.

• O protocolo RIP requer uma troca a cada 30 segundos.

Eventualmente, todos os roteadores podem estabelecer um banco de dados de estado de link , que é todo o mapa de topologia da rede .

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5.4.2. Algoritmo de roteamento de estado de link

Cinco tipos importantes de agrupamentos

Cinco tipos importantes de agrupamentos :

1. Cada roteador descobre seu nó vizinho** [grupo de saudação OLÁ] e aprende o endereço de rede do nó vizinho**.

• Dois roteadores adjacentes enviarão um pacote de saudação a cada 10 segundos para saber quais roteadores estão por perto e, assim, determinar quais estações vizinhas podem ser alcançadas.

2. Defina a métrica de custo de cada um dos seus vizinhos.

3. Construa **[grupo de descrição do banco de dados DD] e forneça informações resumidas** de todos os itens de status do link em seu próprio banco de dados de status do link para estações vizinhas .

• O banco de dados de estado do link é um diagrama de topologia de toda a rede. Se você conhece esse diagrama de topologia, o roteador saberá quantos roteadores existem em toda a rede e quais roteadores estão conectados e qual é o custo de cada um. Coloque as informações que você conhece como informações resumidas em um grupo de descrição do banco de dados dd e envie-as para um site vizinho.

4. Se tiver o resumo no pacote DD, a estação vizinha não o processará; se não tiver ou for mais recente, enviará um [ pacote de solicitação de status do link LSR ] para solicitar informações que não possui e isso é mais novo que ele mesmo .

5. Depois de receber o pacote LSR adjacente, envie [ pacote de atualização de status do link LSU ] para atualização .

6. Após a atualização ser concluída, a estação vizinha retorna um [ pacote de confirmação de status do link LSAck ] para confirmação .

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Cenários em que o status do link do roteador muda

Cenário: Contanto que o status do link de um roteador mude .

1. Neste momento, o [pacote de atualização de status do link LSU] será inundado e enviado para atualização.

2. Após a conclusão da atualização, outras estações retornam um [pacote de confirmação de status do link LSAck] para confirmação.

• Neste ponto, cada roteador terá um banco de dados completo de estado de link (diagrama completo de topologia de rede).

3. Use Dijkstra para construir o caminho mais curto para outros nós com base em seu próprio banco de dados de estado de link.

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5.4.3. Áreas OSPF (quatro)

Se o sistema autônomo ainda for grande, o sistema autônomo poderá ser novamente dividido em regiões .

Está dividido principalmente em duas áreas : área principal e área comum.

O identificador da área do backbone é : 0.0.0.0, que é usado para conectar outras áreas abaixo dela.

Quatro categorias de roteadores :

• O primeiro roteador: Os roteadores no backbone são chamados 主干路由器, como R6 e R5 na área do backbone, e R3, R7 e R4 na imagem (ainda há um nome para esses três 区域边界路由器).
• O segundo tipo de roteador:: 区域边界路由器Localizado principalmente na junção entre duas áreas.
• O terceiro tipo de roteador: 自治系统边界路由器refere-se a um roteador entre os roteadores de backbone que está conectado a outros sistemas AS autônomos.
• O quarto tipo de roteador: 区域内部路由器, entre os roteadores de camada inferior divididos.

Funcionalidades : Ao dividir as áreas hierarquicamente, os tipos de informações trocadas aumentam, tornando o protocolo OSPF mais complexo.

Benefícios : O volume de comunicação para troca de informações de roteamento dentro de cada área é bastante reduzido.Portanto, o protocolo OSPF pode ser usado em sistemas adaptativos de escala relativamente grande.

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5.4.4. Situação de agrupamento OSPF

Tomando o programa do exame como padrão como protocolo de camada de rede ,

Os pacotes OSPF são mostrados na figura abaixo : transmitidos diretamente usando datagramas IP

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5.4.5. Outros recursos do OSPF

1. A cada 30 minutos , o status do link no banco de dados precisa ser atualizado.

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。当互联网规模很大的时候，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。

收敛速度的区别：

• RIP协议：与相邻路由器的路由表交换后，首先需要和自己的路由表进行一个对照之后才能够确定一个最短路径。
• OSPF：省去对照哪一步，而是会把手来的所有更新，放入到自己的链路状态数据库当中，接着根据整个链路数据库通过Dijkstra算法来计算出最短路径。【收敛速度最快】

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5.5、边界网关协议BGP（应用层协议）

5.5.1、BGP三个关注问题

1、和谁交换？

与其他AS的邻站BGP发言人交换信息。

2、交换什么？

交换的网络可达性的信息，即要到达某个网络所要经过的一系列AS自治系统。

3、多久交换？

与OSPF一致，都是在发生变化时更新有变化的部分。

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5.5.2、BGP协议交换信息的过程（以及发言人之间交换路径向量）

工作原理过程：

1、每个自治系统管理员选择至少一个路由器作为该自治系统的"BGP发言人"。

2、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，先建立TCP连接。

3、再利用BGP会话交换路由信息。

4. Depois que todos os alto-falantes do BGP trocam informações de acessibilidade da rede entre si, cada alto-falante do BGP pode encontrar uma rota melhor para cada sistema autônomo .

Alto-falantes BGP trocam vetores de caminho :

① O porta-voz BGP do sistema autônomo AS2 notifica o porta-voz BGP da rede backbone AS1: Para alcançar as redes N1, N2, N3 e N4, o AS2 pode ser usado .

② Para a rede backbone AS1, uma notificação também pode ser enviada ao ISP regional: “Para chegar a N5, N6 e N7, você pode seguir o caminho (AS1, AS3) ”

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5.5.3. Formato de mensagem do protocolo BGP

Processo : Para trocar informações de roteamento com alto-falantes BGP em outros sistemas autônomos, um porta-voz BGP deve primeiro estabelecer uma conexão TCP , ou seja, transmiti-la por meio de TCP e, em seguida, trocar mensagens BGP nesta conexão para estabelecer uma sessão BGP . informações de roteamento .

Combinação de formulários : O protocolo BGP também contém o cabeçalho geral da mensagem + o corpo da mensagem, que é colocado na mensagem BGP e, em seguida, o cabeçalho TCP é adicionado (para formar o protocolo TCP). Em seguida, entramos na camada de rede, quebramos e adicionamos o cabeçalho IP.

Nota : BGP é um protocolo da camada de aplicação, transmitido através de TCP.

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5.5.4. Características do protocolo BGP

Recursos do protocolo BGP :

1. BGP suporta CIDR : neste momento, a tabela de roteamento BGP inclui o prefixo da rede de destino, o próximo roteador e a sequência de sistemas autônomos para alcançar a rede de destino.

2. No estágio inicial de execução do BGP, toda a tabela de roteamento do BGP é trocada por estações vizinhas , mas depois disso, apenas as partes alteradas são atualizadas quando as necessidades mudam .

• Benefícios: É bom para economizar largura de banda da rede e reduzir a sobrecarga de processamento do roteador .

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5.5.5. Quatro tipos de mensagens BGP-4:

1 OPEN（打开）报文.: Usado para estabelecer um relacionamento com outro alto-falante BGP na área adjacente e autenticar o remetente.

• Como a camada de aplicação utiliza uma conexão TCP, é necessário o estabelecimento de uma conexão para autenticar o remetente.

2.: UPDATE（更新）报文Notifique um novo caminho ou revogue o caminho original.

• Quando houver um novo caminho, ou houver uma atualização nesse caminho, ou o caminho original for revogado, esta mensagem de atualização precisará ser usada.

3. KEEPALIVE（保活）报文: Quando não houver UPDATE, confirma periodicamente a conectividade das estações vizinhas, e também serve como confirmação de ABERTO.

• Dois alto-falantes BGP adjacentes estabelecem uma conexão após algum tempo. Se vocês não enviam mensagens um para o outro e desejam saber se a outra parte ainda está online, você pode usar esta mensagem de manutenção de atividade para confirmar a mensagem aberta e se a conexão ainda está conectada.

4. NOTIFICATION（通知）报文: Relata erros em mensagens anteriores e também é usado para fechar a conexão.

• Se houver algum problema com a mensagem, um texto de notificação poderá ser enviado ou usado para encerrar a conexão TCP.

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5.5.6. Comparação de três protocolos de roteamento

RIP: É um protocolo de roteamento de gateway interno baseado em vetor de distância distribuída que troca informações de roteamento por meio da transmissão de mensagens UDP .

• O vetor de distância refere-se a: o número de saltos. Contido na tabela de roteamento está o caminho mais curto para uma determinada rede e onde está o próximo roteador.

OSPF: É um protocolo de gateway interno . A quantidade de informações a serem trocadas é relativamente grande e o comprimento da mensagem deve ser o mais curto possível. Portanto, não é adequado para protocolos de transmissão (como UDP ou TCP), mas usa datagramas IP diretamente .

• O que é enviado é o status do link de todos os roteadores adjacentes a este roteador. O status do link refere-se a quais roteadores este roteador está adjacente e a medida entre eles. Essa medida não é apenas o número de saltos, mas também a largura de banda e outros custos .

BGP: É um protocolo de gateway externo que troca informações de roteamento entre diferentes sistemas autônomos. Devido ao complexo ambiente de rede e à necessidade de garantir uma transmissão confiável, o TCP é utilizado .

• Com base no algoritmo de vetor de caminho, as informações contidas em cada tabela de roteamento são uma sequência de sistema autônomo de como uma determinada rede chega a uma determinada rede .

O gráfico de resumo de comparação dos três protocolos é o seguinte :

• Parte do nó de comutação : RIP é o mesmo que BGP na troca de informações entre roteadores adjacentes a este nó; o OSPF envia formalmente o status de listagem de sua própria rota para a estação vizinha, mas na verdade a estação vizinha ainda copiará esse status de roteamento. é encaminhado para os roteadores vizinhos, aparentemente anunciando o status do link do roteador .

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6. Multicast IP

Vídeo de aprendizagem:

• Uma introdução aprofundada às redes de computadores - 4.7.3 Multicast de hardware em uma LAN
• 01-IP Multicast Noções básicas

6.1. Compreenda os três métodos de transmissão

Método 1单播 : Unicast é usado para enviar dados para um único destino , e cada mensagem unicast enviada usa um endereço IP unicast como endereço de destino. É um método de transmissão ponto a ponto.

Método 2 : 广播Broadcast refere-se a um método de transmissão de dados que envia pacotes de dados para todos os dispositivos no mesmo domínio ou sub-rede de transmissão.É um método de transmissão ponto a multiponto .

• O remetente ainda possui um único endereço IP unicast e o endereço de destino é um endereço de broadcast all-1, que será enviado a todos os hosts na LAN. Mesmo se houver um switch, ele será encaminhado da porta do switch.

Problema: Se você deseja enviar pacotes de dados unicast para muitos indivíduos, você precisa estabelecer muitas conexões unicast, o que consome muita largura de banda; as transmissões são enviadas diretamente para todos os hosts na LAN, às vezes não para todos os hosts, apenas para alguns.

Solução: Foi desenvolvido um método de transmissão melhor, o multicast.

Método 3:组播（多播） Quando alguns usuários na rede precisam de dados específicos, o remetente de dados multicast envia os dados apenas uma vez e usa o protocolo de roteamento multicast para estabelecer uma árvore de distribuição multicast para o pacote de dados multicast. Os dados entregues chegam ao usuário à distância A replicação e a distribuição começam somente depois que os nós estão o mais próximos possível uns dos outros, o que é um método ponto-multiponto .

Vantagens: Ele será enviado apenas para os hosts do grupo multicast que precisam dele. Não será copiado na origem no início. Em vez disso, passará por vários roteadores até chegar imediatamente à LAN e então chegará a LAN através do próximo roteador, neste momento será feita uma cópia no próximo roteador, que será distribuída aos hosts do grupo multicast desta rede.

Fácil de entender : por exemplo, a confissão só será dada a quem precisa, em vez de um monte de confissões estúpidas como transmissões.

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6.2. Aplicação de multicast em servidor de vídeo

Usando o modo unicast : 90 datagramas precisam ser construídos para serem enviados a 90 hosts

Problema: Os recursos de transmissão ocupam muita largura de banda e requerem um canal de dados separado entre o remetente e cada receptor.

Modo multicast : O multicast melhora a eficiência da transmissão de dados e reduz a possibilidade de congestionamento na rede backbone. Os hosts do grupo multicast podem estar na mesma rede física ou em redes físicas diferentes (se houver suporte a um roteador multicast )

• Roteador multicast: refere-se ao roteador do protocolo multicast.

Benefícios : Economiza muito largura de banda. Você pode ver que ao entrar no último roteador, ele será multicast para diferentes hosts em um grupo.

Pergunta: Como encontrar o host durante o envio? Ou como saber se essas pessoas estão em um grupo multicast?

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6.3. Endereço multicast IP

6.3.1. Compreendendo os endereços IP multicast

Na Internet, cada host precisa ter um endereço IP globalmente exclusivo ao se comunicar. Se um host deseja receber pacotes de um grupo multicast específico, como o datagrama multicast pode ser transmitido para esse host?

Um endereço IP multicast permite que um dispositivo de origem envie pacotes para um grupo de dispositivos. Aos dispositivos que pertencem a um grupo multicast será atribuído um endereço IP de grupo multicast ( a mesma identificação de um grupo de hosts em demanda comum ).

O intervalo de endereços multicast é : 224.0.0.0 - 239.255.255.255 (endereço de classe D).Um endereço de classe D representa um grupo multicast .

• Cada endereço IP multicast só pode ser usado como endereço de destino de datagramas ou pacotes, mas não pode ser usado como endereço de origem .

Exemplo :

• Por exemplo, se muitas pessoas assistem a uma âncora, a âncora a envia para esses hosts por meio de multicast e todos os hosts podem vê-la.
• Por outro lado, se muitas âncoras enviarem para um host, não funcionará neste momento, pois apenas um canal pode ser visualizado ao mesmo tempo.

Características dos endereços multicast :

1. Datagramas multicast também são de “entrega de melhor esforço” e não fornecem entrega confiável e são aplicados ao UDP.

2. Mensagens de erro ICMP não serão geradas para datagramas multicast.

3. Nem todos os endereços Classe D podem ser usados ​​como endereços multicast.

• Alguns endereços de Classe D não podem ser usados ​​casualmente porque alguns endereços foram atribuídos como endereços de grupo permanentes.

Os endereços multicast correspondentes são classificados da seguinte forma, alguns dos quais foram alocados permanentemente :

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6.3.2、两类IP组播（因特网范围、硬件）

两类组播介绍

下图中可以看到将图分为了两个部分，一部分叫做因特网范围内组播，另一种叫做硬件组播。

• 前者只能够在因特网的范围内，也就是没有进入到局域网内的这个范围来进行组播。
• 后者是局域网范围中的组播。

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硬件组播详解

在局域网范围中，对于一个主播的数据报，应该怎么给到这些主机。

同单播地址一样，组播IP地址需要相应的组播MAC地址在本地网络中实际传送帧

• 注意：我们的组播地址实际上并不是单单指的是一个主机，所以实际不仅仅需要指明组播IP地址，还需要指明相对应的MAC地址。

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。

• 对于这个十六进制值01-00-5E是因特网号码指派管理局IANA，将自己从IEEE注册管理机构申请到的以太网MAC地址块中从01-00-5E-00-00-00到01-00-5E-FF-FF-FF的多播MAC地址，用于映射IPv4的多播地址。（也就是D类地址）

下图就是对于组播MAC地址余下的6个十六进制相对应映射的IP组播地址：

• D类IP地址：前五位是D类固定的1110，对于中间的5类随意，末尾的23位要对应映射复制给MAC地址。
• 48位以太网地址：01-00-5E固定表示的是多播，其中第8位为1表示的是1。

这样子映射实际是有一些问题的，主要是因为D类IP地址中间的五位不固定，那么由于末尾的23位是直接映射到MAC地址的，那么就可能会有2⁵个IP地址会出现最终映射MAC地址相同的情况，举例如下：

如何解决这种情况呢？

• 下面给出了解决方案，对于映射有多个的情况时，我们就需要再IP层利用软件来进行过滤（对比IP地址），把不是本主机要接收的数据报丢弃。

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6.4、IGMP协议与组播路由选择协议

6.4.1、认识IGMP协议

IGMP存在意义：在路由器内部的，所规定的使用的一个协议，对于IGMP协议的存在就是要让这一个连接在局域网上的组播路由器，也就是在这个路由器知道，所连接的局域网是不是还有其他主机加入当前组或者退出组。

组播路由选择协议：就是在多个路由器之间进行一个路径选择的问题。

网际组管理协议IGMP：

下图可以看到其中R1、R2、R3、R4全部加入了组播组，实际他们自己本身也是拥有一个全球唯一的IP地址：

• 对于一个主机，若是有多个进程，那么多个进程可能都是组播组的成员，那么一个进程实际就可以有一个组播的IP地址。

路由器可以通过IGMP协议可以判断，若是我收到一个组播组是否要将其发给局域网当中的主机呢？

• 如上图，例如中间网络要发送给组播组一个数据包，此时就需要走r1、r2、r3，并不会发给r4，因为这个r4中所连的局域网当中并没有组播组中的成员。
• 如何避免发给没有主机加入的局域网呢？
  • 通过IGMP协议，通过有这样的一个协议可以知道是否要分发给局域网，但是这个IGMP协议并不是知道很详细，不知道这个局域网当中的组播成员个数，只能够让路由器知道是不是有主机或者进程参加了或者说是退出了这个组播组。

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6.4.2、IGMP所处协议栈位置

A localização da pilha de protocolos onde o IGMP está localizado : tanto ele quanto o ICMP pertencem à camada superior deste protocolo da camada de rede e ambos usam datagramas IP para transmitir mensagens.

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6.4.3. Duas etapas de trabalho do IGMP

Estágio um :

Quando um host deseja ingressar em um grupo multicast, o host envia uma mensagem IGMP ao endereço multicast do grupo multicast para declarar que deseja se tornar membro do grupo.

Depois que o roteador multicast local receber a mensagem IGMP, ele deverá usar o protocolo de roteamento multicast para enviar essa a outros roteadores multicast na Internet .

Estágio dois :

O roteador multicast local consulta periodicamente os hosts na LAN local para saber se esses hosts estão online (ou seja, se ainda são membros do grupo multicast).

Enquanto houver um host que responda a um determinado grupo , o roteador multicast considerará o grupo ativo . Quando nenhum host responder após múltiplas consultas, o roteador multicast considerará que não existe tal grupo multicast na rede. , os membros deste grupo não serão enviados para outros roteadores multicast.

• Se um host de um determinado grupo já respondeu, então outros hosts não precisam enviar uma resposta neste momento. O objetivo é suprimir algum tráfego desnecessário. .

Nota : A relação de associação que o roteador multicast conhece é apenas se há membros do grupo multicast na LAN conectada e não há necessidade de saber quantos membros existem no grupo.

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6.4.4. Protocolo de roteamento multicast

Durante o processo multicast, os membros de um grupo multicast podem mudar dinamicamente e ingressar ou sair repentinamente.

O objetivo do protocolo de roteamento multicast é encontrar a árvore de encaminhamento multicast com o host de origem como nó raiz.

Construir uma árvore evita viajar em círculos entre roteadores. Diferentes grupos multicast correspondem a diferentes árvores de encaminhamento multicast; o mesmo grupo multicast terá diferentes árvores de encaminhamento multicast para diferentes pontos de origem.

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6.4.5. Três algoritmos comumente usados ​​em protocolos de roteamento multicast

Três algoritmos comumente usados ​​em protocolos de roteamento multicast :

①Roteamento baseado no status do link.

②Roteamento baseado no vetor de distância.

③Multicast independente de protocolo (esparso/denso)

• Independente de protocolo: Isso significa que ao estabelecer uma árvore de encaminhamento, datagramas unicast são usados ​​para se comunicar com roteadores remotos, mas o mesmo protocolo de roteamento unicast não é necessário.
• Esparsos e densos: referem-se aos hosts em um grupo multicast. Se estiverem relativamente dispersos, são esparsos, e se estiverem relativamente próximos, são densos.

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momento do mapa mental

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7. IP móvel

7.1. Compreendendo o roaming

漫游: O processo de roaming requer tecnologia IP móvel . O objetivo é garantir que o endereço IP original permaneça inalterado, não importa para onde meu celular se mova, e que outras pessoas ainda possam se comunicar com meu dispositivo com esse endereço IP. Portanto, iremos com base no endereço permanente original no celular, se um endereço de cuidado for introduzido, esses dois endereços precisarão ser gerenciados e algumas taxas adicionais serão cobradas neste momento.

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7.2. Conceitos relacionados de IP móvel (substantivos exclusivos)

A tecnologia IP móvel permite que nós móveis (computadores/servidores, etc.) usem endereços IP de rede fixa para implementar funções de roaming em diferentes segmentos de rede e garante que as permissões de rede baseadas no IP da rede não mudem de forma alguma durante o processo de roaming.

Efeito : O dispositivo se move, mas o IP permanece inalterado.

移动节点: Um dispositivo móvel com um endereço IP permanente.

归属代理（本地代理）: Uma "residência" permanente de um nó móvel é chamada de rede doméstica, e a entidade que executa funções de gerenciamento de mobilidade em nome do nó móvel na rede doméstica é chamada de agente doméstico.

• O agente local pode ser entendido como uma governanta, que gerencia nossos nós móveis. Quando o nó móvel não se move, o primeiro lugar em que ele está é a rede doméstica. O local onde ele é gerenciado e executa algumas funções é chamado de agente local inicial. . Na verdade, um roteador na rede doméstica de um nó móvel também pode servir como agente doméstico.

永久地址（归属地址/主地址）: O endereço original do site móvel na rede doméstica .

• Se o nó móvel entrar em um país estrangeiro, ele entrará em uma rede externa. Uma governanta nesta rede é um agente externo ou um roteador na rede externa. Sua principal função é ajudar o nó móvel a se comunicar normalmente.

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。

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7.3、移动IP的通信过程

生动例子

移动节点爷爷的永久地址一开始就在归属代理中，葫芦娃们想要找爷爷直接可以到归属代理村子中找：

当爷爷被抓走时，那么此时实际爷爷并不在村子里了，葫芦娃首先会去村子里找，此时村长说已经被抓走了此时去就让葫芦娃通过去访问外部代理盘丝洞才能够去传送信息给爷爷：

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实际网络应用景例子（转交地址的获取两种方式，三种场景）

一开始主机是在归属代理的归属网络当中，若是想要给这台主机发送数据，那么就需要发送给这个归属网络即可：

此时主机移动到了外部网络当中，就能够获得转交地址：

对于转交地址的获取有两种方式：

• 方式一：被动获得。
  • 过程：外部代理会在这样的一个外部网络内广播一个ICMP的报文，那么这个报文里面就会包含这个转交地址，当主机收到之后那么就知道所在的网络外部代理是谁以及外部代理的转交地址是什么。
• 方式二：主动获得。
  • 过程：需要主机主动的发送一个广播报文来获得外部代理的一个转交地址。

下面有几种场景：

场景一：主机A刚刚进入外部网络

1、获得外部代理的转交地址（外部代理广播报文，这是被动获取方式）。

2、接着移动节点有了转交地址之后会通过外部代理发送注册报文给到归属代理（其中包含了自己主机的永久地址以及转交地址）。

3、归属代理接收请求，并将移动节点的永久地址和转交地址绑定（以后若是到达归属代理的数据报且要发往移动节点的数据会被封装以隧道方式转发给转交地址），并返回一个注册响应报文。

4. O agente externo aceitará a resposta de registro e a encaminhará ao nó móvel.

Depois disso, a comunicação normal será realizada, neste momento pode-se garantir que o endereço permanente do host A permaneça inalterado.

Cenário 2: Depois que A passa para a próxima rede

1. Registre um endereço de cuidado com o novo agente externo.

2. Utilize ainda o novo agente externo para enviar um novo endereço de cuidado ao agente local (substituindo o antigo).

3. O próximo passo é comunicar.

Cenário 3: A retorna à rede doméstica

1. O Host A cancela o registro do endereço de cuidado do agente local.

2. Comunique-se de maneira original.

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8. Equipamento da camada de rede

8.1. Roteador

8.1.1. Conheça os roteadores

路由器: Um computador dedicado com múltiplas portas de entrada e múltiplas portas de saída cuja tarefa é encaminhar pacotes.

Roteamento : Construa uma tabela de roteamento de acordo com o protocolo de roteamento selecionado e troque informações de roteamento com roteadores vizinhos com frequência ou regularidade para atualizar e manter continuamente a tabela de roteamento .

• O algoritmo do protocolo de roteamento constrói uma tabela de roteamento baseada no protocolo RIP, protocolo OSPF, etc.

Estrutura de comutação : Encaminha pacotes com base na tabela de encaminhamento (derivada da tabela de roteamento) .

• Com base em vários atributos de coluna da tabela de roteamento e nas características da placa de rede do host, uma tabela de encaminhamento pode ser determinada. Essa tabela de encaminhamento pode me dizer de qual porta de saída esse pacote é enviado.
• Nota : ① Se um pacote RIP/OSPF for recebido, o pacote será enviado ao processador de roteamento . ② Se um pacote de dados for recebido, pesquise a tabela de encaminhamento e envie-o .
• Encaminhamento vs roteamento :
  • Encaminhamento: refere-se ao encaminhamento de uma porta de entrada para outra porta de saída.
  • Roteamento: Selecionar um caminho apropriado para enviar uma mensagem do host de origem para o host de destino.

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8.1.2. Informações detalhadas da porta de entrada e porta de saída

Processamento da porta de entrada de pacotes recebidos

O processamento de pacotes recebidos na linha pela porta de entrada :

1. Primeiro vá para a camada física para receber bits

2. Em seguida, entre na camada de enlace de dados para processamento, receba o quadro que transmite o pacote de acordo com o protocolo da camada de enlace e, em seguida, remova o cabeçalho e a cauda do quadro e entregue-os à camada de rede.

3. Entre na camada de rede ① Se um pacote RIP/OSPF for recebido, o pacote será enviado ao processador de roteamento . ② Se um pacote de dados for recebido, pesquise a tabela de encaminhamento e envie-o .

• Se atualmente há muitos pacotes de dados chegando a este módulo de processamento da camada de rede, eles precisam ser enfileirados.Por exemplo, se o primeiro pacote estiver esperando na tabela, os segundos dados chegarão e o terceiro esperará quando chegar , então haverá um certo atraso.

Nota : As funções de busca e encaminhamento na porta de entrada são as mais importantes entre as funções de comutação do roteador.

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Processamento de pacotes recebidos pela porta de saída

Processamento da porta de saída :

Estágio da camada de rede : Haverá um buffer na camada de rede . Se o primeiro pacote for processado após sua chegada, e o segundo e o terceiro pacotes também chegarem, o pacote será armazenado temporariamente no buffer . Neste momento, esses pacotes irá gerar um certo atraso de espera.

• Situações possíveis : Se a taxa de pacotes do roteador não conseguir acompanhar a taxa de pacotes que entram na fila, o espaço de armazenamento da fila será eventualmente reduzido para 0 , o que fará com que os pacotes subsequentes que entram na fila sejam descartados porque há sem espaço de armazenamento. .
• Razões importantes para perda de pacotes : A fila de entrada ou saída no roteador transborda.

Para links de dados subsequentes, o cabeçalho e a cauda do quadro são adicionados e a camada física é finalmente enviada na forma de um fluxo de bits.

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8.2. Diferenças entre equipamentos de três camadas

路由器: Dois segmentos de rede com diferentes protocolos de camada de rede podem ser interconectados.

网桥: pode interconectar dois segmentos de rede com diferentes camadas físicas e camadas de link.

集线器: Dois segmentos de rede com camadas físicas diferentes não podem ser interconectados.

Nota : Nenhum dispositivo em qualquer nível pode interconectar segmentos de rede com protocolos diferentes no nível em que está localizado e nos níveis seguintes. Incorretamente, um hub não pode interconectar dois segmentos de rede com camadas físicas diferentes.

A comparação entre se o domínio de conflito e o domínio de transmissão podem ser isolados é a seguinte :

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8.3. Tabela de roteamento e encaminhamento de rota

路由表: Baseado no algoritmo de roteamento .

• Utilização principal : Roteamento, sempre implementado por software .
• 默认路由: Refere-se a um roteador específico na LAN e a máscara de sub-rede é 0.
• A tabela de roteamento é usada principalmente para selecionar qual roteador será o próximo ou qual será o endereço IP do próximo salto.

转发表: Obtido da tabela de roteamento , pode ser implementado utilizando software ou hardware especial . A tabela de encaminhamento deve conter as informações necessárias para completar a função de encaminhamento. Cada linha da tabela de encaminhamento deve conter um mapeamento da rede de destino para a porta de saída e certas informações de endereço MAC .

• Também é necessário combinar algumas informações específicas do host para determinar a porta de saída.

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Organizador: Long Road Time: 2023.8.3-6