❶ 【計算機網路】學習筆記，第二篇：物理層（謝希仁版）
說明：
物理層的基本概念在於傳輸媒體，而不是具體的硬體設備或通訊手段。其作用是屏蔽差異，使數據鏈路層專注於協議和服務，而不考慮物理媒體和通訊手段。物理層的主要任務涉及傳輸媒體的特性。
數據通訊系統分為三部分：源系統、傳輸系統和目的系統。信息交互方式多樣，調制是將基帶信號轉換為適合信道傳輸的信號形式。常用編碼方式包括曼徹斯特編碼和不歸零制，其中曼徹斯特編碼具有自同步能力。
信道的極限容量受頻率范圍和信噪比的影響。香農公式描述了數據傳輸速率與信噪比的關系，即信道的極限數據傳輸速率等於帶寬乘以信噪比的對數。
傳輸媒體可以分為引導型和非引導型。引導型包括雙絞線、同軸電纜和光纜，非引導型則依賴於無線傳輸。每種媒體都有其特點和應用范圍。
復用技術包括頻分復用、時分復用和統計時分復用，以及波分復用。它們允許多個用戶共享同一信道，提高資源利用率。
數字傳輸系統早期採用模擬傳輸方式，隨著技術發展，現代系統主要採用PCM數字傳輸方式。同步光纖網和同步數字系列是現代傳輸網路的重要組成部分。
帶寬接入技術包括ADSL、第二代ADSL和FTTx技術。ADSL利用現有電話線提供寬頻服務，第二代ADSL改進了數據傳輸率。FTTx技術，尤其是無源光網路（PON），為寬頻接入提供了高效方案。
文章旨在全面介紹物理層的基本概念、數據通訊基礎、信道容量、傳輸媒體、復用技術、數字傳輸系統以及帶寬接入技術。歡迎留言交流，感謝支持。
❷ 計算機網路第1章（概述）
計算機網路微課堂 的筆記整理
筆記也放到了 我的github 和 我的gitee 上
代表著主機
代表伺服器
代表著路由器
代表著網路
中國互聯網路信息中心CNNIC
網路：網路（Network）由若干 結點（Node） 和連接這些結點的 鏈路（Link） 組成。
互連網（互聯網）：多個網路通過路由器互連起來，這樣就構成了一個覆蓋范圍更大的網路，即互連網（互聯網）。因此，互聯網又稱為「網路的網路（Network of Networks）」。
網際網路：網際網路（Internet）是世界上最大的互連網路（用戶數以億計，互連的網路數以百萬計）。
網際網路服務提供者 ISP ( I nternet S ervice P rovider)
中國的三大 ISP ：中國電信，中國聯通和中國移動
基於ISP的三層結構的網際網路
端系統之間通信的含義
「主機 A 和主機 B 進行通信」實際上是指：「運行在主機 A 上的某個程序和運行在主機 B 上的另一個程序進行通信」。 即「主機 A 的某個進程和主機 B 上的另一個進程進行通信」。簡稱為「計算機之間通信」。
端系統之間的通信方式通常可劃分為兩大類：
客戶-伺服器方式：
對等連接方式：
網路核心部分是互聯網中最復雜的部分。
網路中的核心部分要向網路邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的數據）。
在網路核心部分起特殊作用的是 路由器 (router)。
路由器 是實現 分組交換 (packet switching) 的關鍵構件，其任務是 轉發 收到的分組，這是網路核心部分最重要的功能。
發送方
路由器
接收方
報文交換中的交換結點也採用存儲轉發方式，但報文交換對報文的大小沒有限制，這就要求交換結點需要較大的緩存空間。報文交換主要用於早期的電報通信網，現在較少使用， 通常被較先進的分組交換方式所取代 。
分析：
電路交換：
報文交換：
分組交換：
按交換技術分類：
按使用者分類：
按傳輸介質分類：
按覆蓋范圍分類：
作用范圍通常為幾十到幾千公里，因而有時也稱為遠程網（long haul network）。廣域網是互聯網的核心部分，其任務是通過長距離（例如，跨越不同的國家）運送主機所發送的數據。
作用范圍一般是一個城市，可跨越幾個街區甚至整個城市
一般用微型計算機或工作站通過高速通信線路相連（速率通常在 10 Mbit/s 以上），但地理上范圍較小（1 km 左右）
就是在個人工作的地方把個人使用的電子設備用無線技術連接起來的網路。
按拓撲結構分類：
時延時指數據（一個報文或分組，甚至比特）從網路（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。
網路時延由幾部分組成：
主機或路由器發送數據幀所需要的時間，也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。
電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間。
主機或路由器在收到分組時要花費一定時間進行處理
分組在進過網路傳輸時，要經過許多路由器。但分組在進入路由器後要先在輸入隊列中排隊等待處理。
時延帶寬積 = 傳播時延 * 帶寬
互聯網上的信息不僅僅單方向傳輸而是雙向交互的。因此，我們有時很需要知道 雙向交互一次所需的時間 。
利用率有 信道利用率 和 網路利用率 兩種。
物理層問題
數據鏈路層問題
網路層問題
運輸層問題
應用層問題
總結
例子：主機的瀏覽器如何與Web伺服器進行通信
解析：
主機和Web伺服器之間基於網路的通信，實際上是主機中的 瀏覽器應用進程 與Web伺服器中的 Web伺服器應用進程 之間基於 網路的通信
體系結構的各層在整個過程中起到怎樣的作用？
1、發送方發送
❸ 計算機網路第4章（網路層）
計算機網路微課堂 的筆記整理
筆記也放到了 我的github 和 我的gitee 上
一種觀點：讓網路負責可靠交付
發送方 發送給 接收方 的所有分組都沿著同一條虛電路傳送
另一種觀點：網路提供數據報服務
發送方 發送給 接收方 的分組可能沿著不同路徑傳送
A類地址
B類地址
C類地址
練習
IP 地址的指派范圍
一般不使用的特殊的 IP 地址
IP 地址的一些重要特點
(1) IP 地址是一種分等級的地址結構 。分兩個等級的好處是：
(2) 實際上 IP 地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的介面 。
(3) 用轉發器或網橋連接起來的若干個區域網仍為一個網路 ，因此這些區域網都具有同樣的網路號 net-id。
(4) 所有分配到網路號 net-id 的網路，無論是范圍很小的區域網，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網，都是平等的。
在 ARPANET 的早期，IP 地址的設計確實不夠合理：
如果想要將原來的網路劃分成三個獨立的網路
所以是否可以從主機號部分借用一部分作為子網號
基本思路
劃分為三個子網後對外仍是一個網路
舉例
例子1
例子2
默認子網掩碼
無分類域間路由選擇 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。
舉例
給定一個IPv4地址快，如何將其劃分成幾個更小的地址塊，並將這些地址塊分配給互聯網中不同網路，進而可以給各網路中的主機和路由器介面分配IPv4地址
劃分子網的IPv4就是定長的子網掩碼
舉例
無分類編址的IPv4就是變長的子網掩碼
舉例
舉例
源主機如何知道目的主機是否與自己在同一個網路中，是直接交付，還是間接交付？
主機C如何知道路由器R的存在？
路由器收到IP數據報後如何轉發？
假設IP數據報首部沒有出錯，路由器取出IP數據報首部各地址欄位的值
接下來路由器對該IP數據報進行查表轉發
路由器是隔離廣播域的
靜態路由配置
舉例
默認路由
舉例
默認路由可以被所有網路匹配，但路由匹配有優先順序，默認路由是優先順序最低的
特定主機路由
舉例
有時候，我們可以給路由器添加針對某個主機的特定主機路由條目
一般用於網路管理人員對網路的管理和測試
靜態路由配置錯誤導致路由環路
舉例
假設將R2的路由表中第三條目錄配置錯了下一跳
這導致R2和R3之間產生了路由環路
聚合了不存在的網路而導致路由環路
舉例
正常情況
錯誤情況
解決方法
網路故障而導致路由環路
舉例
解決方法
添加故障的網路為黑洞路由
❹ 計算機網路筆記——數據鏈路層（停等協議、GBN、SR）
流量控制：防止發送端發送和接收端接收速度不匹配造成傳輸錯誤
傳輸層和數據鏈路層均有流量控制，但是控制手法不一樣
傳輸層：端到端，接收端向發送端發送一個窗口公告。告訴發送端目前我能接收多少
數據鏈路層：點到點，接收端接收不下的就不回復確認（ack），讓發送端自己重傳
涉及協議較多分批寫
優點 ：最簡單的控制協議
缺點 ：但是性能較弱,信道利用率低
控制方法 ：
發送方：發送一個幀
接收方：接收到幀後返回改幀的ack
發送方：接收到ack後發送下一個幀
差錯控制 ：
注意 ：
滑動窗口協議是基於停止等待協議的優化版本
停止等待協議性能是因為需要等待ack之後才能發送下一個幀，在傳送的很長時間內信道一直在等待狀態
滑動窗口則利用緩沖思想，允許連續發送(未收到ack之前)多個幀，以加強信道利用
窗口 ：其實就是緩沖幀的一個容器，將處理好的幀發送到緩沖到窗口，可以發送時就可以直接發送，藉此優化性能。一個幀對應一個窗口。
GBN是滑動窗口中的一種，其中 發送窗口 > 1 , 接收窗口=1 因發送錯誤後需要退回到最後正確連續幀位置開始重發，故而得名。
控制方法 ：
發送端：在將發送窗口內的數據連續發送
接收端：收到一個之後向接收端發送累計確認的ack
發送端：收到ack後窗口後移發送後面的數據
累計確認 ：累計確認允許接收端一段時間內發送一次ack而不是每一個幀都需要發送ack。該確認方式確認代表其前面的幀都以正確接收到
eg:發送端發送了編號 0,1,2,3,4,5 的幀，等待一段時間後（超過3的超時計時器）累計收到的ack對應 0,2 幀，則證明已經成功 0,1,2 均已經成功接收， 3 傳輸錯誤。並且哪怕 4,5 兩個幀接收成功後也不會返回 4,5 的ack會一直等待從 3 開始重傳
差錯控制 ：
發送幀丟失、ack丟失、ack遲到 等處理方法基本和停等協議相同，不同的是採用累計確認恢復的方式，當前面的幀出錯之後後面幀無論是否發送成功都要重傳
優點：信道利用率高（利用窗口有增加發送端佔用，並且減少ack回復次數）
缺點：累計確認使得該方法只接收正確順序的幀，而不接受亂序的幀，錯誤重傳浪費嚴重
發送窗口大小問題
窗口理論上是越多性能越好，但是窗口不能無限大，n比特編碼最大隻能2^(n-1)個窗口，否則會造成幀無法區分（本質就是留了一個比特區分兩組幀）
SR協議可以說是GBN的plus版本，在GBN的基礎上改回每一個幀都要確認的機制，解決了累計確認只接收順序幀的弊端只需要重發錯誤幀。
其中 發送窗口 > 1 , 接收窗口 > 1 , 接收窗口 > 發送窗口 (建議接 收窗口 = 發送窗口 接收窗口少了溢出多了浪費).
控制方法 ：
發送端：將窗口內的數據連續發送
接收端：收到一個幀就將該幀緩存到窗口中並回復一個ack
接收端：接收到順序幀後將數據提交給上層並接收窗口後移（若接收到的幀不是連續的順序幀時接收窗口不移動）
發送端：接收到順序幀的ack後發送窗口後移（同理發送窗口接收到的ack不連續也不移動）
差錯控制 ：
發送幀丟失、ack丟失、ack遲到 三類處理方式仍然和停等協議相同，不同的是SR向上層提交的是多個連續幀，停等只提交一個幀（不連續的幀要等接收或重傳完成後才會提交）
發送窗口大小問題
同GBN一樣，發送窗口和接收窗口都不能無限多，且不說緩存容量問題，當兩組幀同時發送時會造成無法區分，大小上限仍然是2^(n-1)個窗口（本質就是留了一個比特寫組號）
窗口大小這里留一張截圖，方便理解
假設窗口大小都為3（圖中編號到了3是借4窗口的圖，正常應編號到2,但是不妨礙理解）
左邊是錯誤重發，第一組的0幀ack丟失了
右邊是正常收發
三種協議對比：
停等協議：單線程的傻子，簡單不易出錯，但是效率極其低下
GBN：假的多線程(接收端太坑啦)，接收端是情種，只等待自己哪一個幀，丟棄了後來的幀
SR：多線程，接收端有收藏癖，等待集齊一套召喚神龍（提交給上層這只神龍……）
❺ 計算機網路總結:計算機網路重點知識總結
《計算機網路》課程總結
目錄
一、 對老師的印象
二、 對計算機網路的認識
三、 計算機網路實踐課程的學習歷程與收獲
四、灶悉叢 計算機網路筆記整理
五、 總結
對老師的印象
一、 整體印象
對於老師的印象應該追溯到上個學期，上個學期選了短學期的課《數據結構課程設計》，當時選擇這門課的時候並沒有考慮自己是否對它了解
只是為了單純的湊學分。但是通過第一節課的了解，感覺天都塌了下來。這個課的基礎是C 語言和《數據結構》，這兩門課我其實都沒有學過，我感覺老師說的真的很對，沒有學過這些就可以退掉這門課，我們果斷退掉了這門課。當時對老師的印象就是很嚴格，要求很高，後來我們想想其實是對課程本身的一種恐懼感。
二、二次印象
老師真是太敬業啦，其實從老師進教室的那一刻就看出老師挺著肚子，有了寶寶。當時就想，老師都這樣了為什麼還要來上課，很是佩服老師的敬業精神。而且以前陸大嚴格的影響全都被老師的講課的內容所掩蓋，我沒有上過老師的課，但第一次上老師的就感覺老師教的很好，其實大學里好多老師的學歷很高，但有些老師真的不會講課，至少讓大部分同學感覺他講的不好。但是我感覺老師在講課方面很有自己的想法。
三、對同學的態度
在《計算機網路課程設計》的實驗課上，老師給我們操作演示，為每一個學生悉心指導，我覺得老師真的很親民，對於網路的搭建，老師給我們演示了web 服務的構建，DNS 伺服器和FTP 的設置，以及最終的客戶端設置，很少有老師這樣耐心指導。最後老師收作業的方式也是很好，避免了有的同學投機，我覺得很不錯。
對計算機網路的認識
一、定義
計算機網路，是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網路操作系統，網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。
二、發展歷程
1. 第一代計算機網路
其實計算機的發展速度遠超過人們的想像，在20世紀50年代，人們利用通信線路，將多台終端設備連接到一台計算機上，構成「主機-終端」系統，這里的終端不能夠單獨進行數據處理，僅能完成簡單的輸入輸出，所有數據處理和通信處理任務均由計算機主機完成。現在的終端指的就是一台獨立的計算機，不僅可以輸入輸出，還可以處理數據。其實這個時期並不算是真正的計算機網路，應該稱為偽計算機網路。
2. 第二代計算機網路
到了上個世紀60年代，獨立的終端有了處理數據的能力，例如美國的
ARPAnet 網路。第二代計算機網路主要用於傳輸和交換信息，因為沒有成熟的操作系統，資源共享不高。
3. 第三代計算機網路
70年代，出現了許多協議，比如TCP/IP協議。其主要特徵就是所有的計算機遵守同一種網路協議，突出資源共享（硬體、軟體和數據）。
4. 第四代計算機網路
90年代開始，微電子技術、大規模集成電路技術、光通技術和計算機技術不斷發展，為計算機網路技術的發展提供了有力的支持。信息綜合化和傳輸高速化是第四代計算機網路的特點。
三、網路傳輸媒體
網路傳輸媒體也稱，傳輸介質或傳輸媒介。就好像一條條水管，所有的自來水從自來水廠到家裡，都要經過水管，水管相當於一種媒介。分為有線傳輸和無線傳輸。在傳輸過程中要盡可能保證信號的真實性，所以對於有線傳輸的材質等要求比較高。
四、網路拓撲
由於在大二時沒有學《網路技術基礎》，所以這個學期同時學《網路技術基礎》和《計算機網路》，前一門課是後一門課的基礎，在學習網路拓撲機構的時候，了解到其實總體分為，星型和匯流排型，對於這個為了更好的理解拓撲結構，我們搭建了一個小型的網路。可以實現三個實驗室，每個實驗室中的計算機可以相互通信，不同實驗室中計算機不可以通信，其實可以形成了樹型結構。以下是我利用思科的一個軟體做的一個網路拓撲結構：
計算機網路課程設計的學習過程與收隱櫻獲
一、小組的建立
1. 一開5個人，對於實驗任務一直不太理解，只知道要配置三個伺服器，分別是DNS 伺服器配置、FTP 配置、WEB 伺服器配置，一個客戶端的配置。在還有一周的時間就要叫作業的時候，我們重新組隊，進行認真分析。
2. 實驗內容對於實驗的能容，每個配置都講了很多，比較詳細。但最讓人不能理解的就是必須在Windows server 2003系統下進行操作，這就帶來了一個問題，只能在實驗室做，其實我們的能力有限，在實驗室的兩節課根本不夠。我們通過學習老師的操作過程，大致了解了配置方法，但是並沒有真正理解最後的內在關系。我們在周一晚課時，去實驗室進行實驗。在操作的過程中，我們不斷遇到各種問題，我們通過網路查資料，翻看老師的課件和實驗例子，不斷的改進，後來我突然明白了他們的內在聯系。
3. 具體的原理：首先要配置web 和ftp ，在設置IP 地址時要選擇自身計算機的IP 地址，web 需要建立一個網站首頁，其實就是一個簡單的html 文件。ftp 可以傳輸文件，所以要在設置ftp 的電腦上新建一個路徑，按照老師的要求將小組作業存放在這個路徑下。此時可以通過訪問web 和ftp 的IP 進行網頁的瀏覽和作業的檢查。但是IP 地址不方便記憶，所以要通過DNS 伺服器為每個IP
設
置域名。DNS 設置域名是從後往前設置的，依次是新建域，新建區域，新建主機，例如 ，這樣就可以通過域名進行訪問。最後就是客戶端，其實這個是最簡單的，只需要將首選DNS 伺服器的IP 地址改成配置DNS 伺服器的那台計算機的IP 地址就可以啦，這樣就可以在任何一台電腦上訪問web 和ftp 。
4. 收獲：最大的收獲就是一定要去做，親自動手去做才能發現問題。實踐去做才能有所收獲，在最後成功的那一刻，會有一種成就感。這種成就感是無法被任何其他事情所代替，困難問題是有，但這不是一個奮斗的年紀嗎？
計算機網路筆記整理
總結
一、認識
對於計算機的認識是在小學開始，但從小學到大學基本上沒有什麼深刻的認識改變。只是特別淺層次的認識，比如可以用計算機打字，可以上網查資料，可以玩游戲，可以看視頻，可以聽歌等等。隨著計算機的快速發展，網路的搭建使計算機的價值得到了最大的體現。計算機網路到底怎麼連接計算機的，到底是什麼組成了那個看不見的網路。
二、收獲
1. 首先我知道計算機網路的分類組成，知道區域網，城域網，廣域網是什麼意思。知道學校其實就是一個區域網，我們每天都會用到的172.18.20.5無線網其實就是區域網。
2. 知道計算機之間是通過傳輸媒體完成傳輸，有形媒介和無形媒介，知道雙絞線是什麼，我們宿舍里用的網線就是雙絞線，裡面有八根線，每兩根在一起。
3. 計算機的數據在傳輸過程中其實要經過一個復雜的程序，從一個用戶到另一個用戶，數據分別要經過應用層，表示層，會話層，傳輸層，網路層，數據鏈路層，最終的物理層。
4. 所有的資源共享得益於遵照相同的協議，例如TCP/IP協議，不同的層次之間也會有一個標準的協議進行傳輸。
5．了解IP 地址的組成，網路號，主機號，A 類、B 類、C 類。路由器IP 地址的配置，網路傳輸過程中的加密等問題。
❻ 計算機網路第四章（網路層）
4.1、網路層概述
簡介
網路層的主要任務是 實現網路互連 ，進而 實現數據包在各網路之間的傳輸
這些異構型網路N1~N7如果只是需要各自內部通信，他們只要實現各自的物理層和數據鏈路層即可
但是如果要將這些異構型網路互連起來，形成一個更大的互聯網，就需要實現網路層設備路由器
有時為了簡單起見，可以不用畫出這些網路，圖中N1~N7，而將他們看做是一條鏈路即可
要實現網路層任務，需要解決一下主要問題：
網路層向運輸層提供怎樣的服務（「可靠傳輸」還是「不可靠傳輸」）
在數據鏈路層那課講過的可靠傳輸，詳情可以看那邊的筆記：網路層對以下的 分組丟失 、 分組失序 、 分組重復 的傳輸錯誤採取措施，使得接收方能正確接受發送方發送的數據，就是 可靠傳輸 ，反之，如果什麼措施也不採取，則是 不可靠傳輸
網路層定址問題
路由選擇問題
路由器收到數據後，是依據什麼來決定將數據包從自己的哪個介面轉發出去？
依據數據包的目的地址和路由器中的路由表
但在實際當中，路由器是怎樣知道這些路由記錄？
由用戶或網路管理員進行人工配置，這種方法只適用於規模較小且網路拓撲不改變的小型互聯網
另一種是實現各種路由選擇協議，由路由器執行路由選擇協議中所規定的路由選擇演算法，而自動得出路由表中的路有記錄，這種方法更適合規模較大且網路拓撲經常改變的大型互聯網
補充 網路層（網際層） 除了 IP協議 外，還有之前介紹過的 地址解析協議ARP ，還有 網際控制報文協議ICMP ， 網際組管理協議IGMP
總結
4.2、網路層提供的兩種服務
在計算機網路領域，網路層應該向運輸層提供怎樣的服務（「 面向連接 」還是「 無連接 」）曾引起了長期的爭論。
爭論焦點的實質就是： 在計算機通信中，可靠交付應當由誰來負責 ？是 網路 還是 端系統 ？
面向連接的虛電路服務
一種觀點：讓網路負責可靠交付
這種觀點認為，應藉助於電信網的成功經驗，讓網路負責可靠交付，計算機網路應模仿電信網路，使用 面向連接 的通信方式。
通信之前先建立 虛電路 (Virtual Circuit)，以保證雙方通信所需的一切網路資源。
如果再使用可靠傳輸的網路協議，就可使所發送的分組無差錯按序到達終點，不丟失、不重復。
發送方 發送給 接收方 的所有分組都沿著同一條虛電路傳送
虛電路表示這只是一條邏輯上的連接，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉發方式傳送，而並不是真正建立了一條物理連接。
請注意，電路交換的電話通信是先建立了一條真正的連接。
因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但並不完全一樣
無連接的數據報服務
另一種觀點：網路提供數據報服務
互聯網的先驅者提出了一種嶄新的網路設計思路。
網路層向上只提供簡單靈活的、 無連接的 、 盡最大努力交付 的 數據報服務 。
網路在發送分組時不需要先建立連接。每一個分組（即 IP 數據報）獨立發送，與其前後的分組無關（不進行編號）。
網路層不提供服務質量的承諾 。即所傳送的分組可能出錯、丟失、重復和失序（不按序到達終點），當然也不保證分組傳送的時限。
發送方 發送給 接收方 的分組可能沿著不同路徑傳送
盡最大努力交付
如果主機（即端系統）中的進程之間的通信需要是可靠的，那麼就由網路的 主機中的運輸層負責可靠交付（包括差錯處理、流量控制等） 。
採用這種設計思路的好處是 ：網路的造價大大降低，運行方式靈活，能夠適應多種應用。
互連網能夠發展到今日的規模，充分證明了當初採用這種設計思路的正確性。
虛電路服務與數據報服務的對比
對比的方面 虛電路服務 數據報服務
思路 可靠通信應當由網路來保證 可靠通信應當由用戶主機來保證
連接的建立 必須有 不需要
終點地址 僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號 每個分組都有終點的完整地址
分組的轉發 屬於同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉發 每個分組獨立選擇路由進行轉發
當結點出故障時 所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作 出故障的結點可能會丟失分組，一些路由可能會發生變化
分組的順序 總是按發送順序到達終點 到達終點時不一定按發送順序
端到端的差錯處理和流量控制 可以由網路負責，也可以由用戶主機負責 由用戶主機負責
4.3、IPv4
概述
分類編制的IPv4地址
簡介
每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成，其中一個欄位是 網路號 net-id ，它標志主機（或路由器）所連接到的網路，而另一個欄位則是 主機號 host-id ，它標志該主機（或路由器）。
主機號在它前面的網路號所指明的網路范圍內必須是唯一的。
由此可見， 一個 IP 地址在整個互聯網范圍內是唯一的 。
A類地址
B類地址
C類地址
練習
總結
IP 地址的指派范圍
一般不使用的特殊的 IP 地址
IP 地址的一些重要特點
(1) IP 地址是一種分等級的地址結構 。分兩個等級的好處是：
第一 ，IP 地址管理機構在分配 IP 地址時只分配網路號，而剩下的主機號則由得到該網路號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。
第二 ，路由器僅根據目的主機所連接的網路號來轉發分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的項目數大幅度減少，從而減小了路由表所佔的存儲空間。
(2) 實際上 IP 地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的介面 。
當一個主機同時連接到兩個網路上時，該主機就必須同時具有兩個相應的 IP 地址，其網路號 net-id 必須是不同的。這種主機稱為 多歸屬主機 (multihomed host)。
由於一個路由器至少應當連接到兩個網路（這樣它才能將 IP 數據報從一個網路轉發到另一個網路），因此 一個路由器至少應當有兩個不同的 IP 地址 。
(3) 用轉發器或網橋連接起來的若干個區域網仍為一個網路 ，因此這些區域網都具有同樣的網路號 net-id。
(4) 所有分配到網路號 net-id 的網路，無論是范圍很小的區域網，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網，都是平等的。
劃分子網的IPv4地址
為什麼要劃分子網
在 ARPANET 的早期，IP 地址的設計確實不夠合理：
IP 地址空間的利用率有時很低。
給每一個物理網路分配一個網路號會使路由表變得太大因而使網路性能變壞。
兩級的 IP 地址不夠靈活。
如果想要將原來的網路劃分成三個獨立的網路
所以是否可以從主機號部分借用一部分作為子網號
但是如果未在圖中標記子網號部分，那麼我們和計算機又如何知道分類地址中主機號有多少比特被用作子網號了呢？
所以就有了劃分子網的工具： 子網掩碼
從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個「 子網號欄位 」，使兩級的 IP 地址變成為 三級的 IP 地址 。
這種做法叫做 劃分子網 (subnetting) 。
劃分子網已成為互聯網的正式標准協議。
如何劃分子網
基本思路
劃分子網純屬一個 單位內部的事情 。單位對外仍然表現為沒有劃分子網的網路。
從主機號 借用 若干個位作為 子網號 subnet-id，而主機號 host-id 也就相應減少了若干個位。
凡是從其他網路發送給本單位某個主機的 IP 數據報，仍然是根據 IP 數據報的 目的網路號 net-id，先找到連接在本單位網路上的路由器。
然後 此路由器 在收到 IP 數據報後，再按 目的網路號 net-id 和 子網號 subnet-id 找到目的子網。
最後就將 IP 數據報直接交付目的主機。
劃分為三個子網後對外仍是一個網路
優點
1. 減少了 IP 地址的浪費 2. 使網路的組織更加靈活 3. 更便於維護和管理
劃分子網純屬一個單位內部的事情，對外部網路透明 ，對外仍然表現為沒有劃分子網的一個網路。
子網掩碼
(IP 地址) AND (子網掩碼) = 網路地址 重要，下面很多相關知識都會用到
舉例
例子1
例子2
默認子網掩碼
總結
子網掩碼是一個網路或一個子網的重要屬性。
路由器在和相鄰路由器交換路由信息時，必須把自己所在網路（或子網）的子網掩碼告訴相鄰路由器。
路由器的路由表中的每一個項目，除了要給出目的網路地址外，還必須同時給出該網路的子網掩碼。
若一個路由器連接在兩個子網上，就擁有兩個網路地址和兩個子網掩碼。
無分類編址的IPv4地址
為什麼使用無分類編址
無分類域間路由選擇 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。
CIDR 最主要的特點
CIDR使用各種長度的「 網路前綴 」(network-prefix)來代替分類地址中的網路號和子網號。
IP 地址從三級編址（使用子網掩碼）又回到了兩級編址 。
如何使用無分類編址
舉例
路由聚合（構造超網）
總結
IPv4地址的應用規劃
給定一個IPv4地址快，如何將其劃分成幾個更小的地址塊，並將這些地址塊分配給互聯網中不同網路，進而可以給各網路中的主機和路由器介面分配IPv4地址
定長的子網掩碼FLSM（Fixed Length Subnet Mask）
劃分子網的IPv4就是定長的子網掩碼
舉例
通過上面步驟分析，就可以從子網1 ~ 8中任選5個分配給左圖中的N1 ~ N5
採用定長的子網掩碼劃分，只能劃分出2^n個子網，其中n是從主機號部分借用的用來作為子網號的比特數量，每個子網所分配的IP地址數量相同
但是也因為每個子網所分配的IP地址數量相同，不夠靈活，容易造成IP地址的浪費
變長的子網掩碼VLSM（Variable Length Subnet Mask）
無分類編址的IPv4就是變長的子網掩碼
舉例
4.4、IP數據報的發送和轉發過程
舉例
源主機如何知道目的主機是否與自己在同一個網路中，是直接交付，還是間接交付？
可以通過 目的地址IP 和 源地址的子網掩碼 進行 邏輯與運算 得到 目的網路地址
如果 目的網路地址 和 源網路地址 相同 ，就是 在同一個網路 中，屬於 直接交付
如果 目的網路地址 和 源網路地址 不相同 ，就 不在同一個網路 中，屬於 間接交付 ，傳輸給主機所在網路的 默認網關 （路由器——下圖會講解）,由默認網關幫忙轉發
主機C如何知道路由器R的存在？
用戶為了讓本網路中的主機能和其他網路中的主機進行通信，就必須給其指定本網路的一個路由器的介面，由該路由器幫忙進行轉發，所指定的路由器，也被稱為 默認網關
例如。路由器的介面0的IP地址192.168.0.128做為左邊網路的默認網關
主機A會將該IP數據報傳輸給自己的默認網關，也就是圖中所示的路由器介面0
路由器收到IP數據報後如何轉發？
檢查IP數據報首部是否出錯：
若出錯，則直接丟棄該IP數據報並通告源主機
若沒有出錯，則進行轉發
根據IP數據報的目的地址在路由表中查找匹配的條目：
若找到匹配的條目，則轉發給條目中指示的嚇一跳
若找不到，則丟棄該數據報並通告源主機
假設IP數據報首部沒有出錯，路由器取出IP數據報首部各地址欄位的值
接下來路由器對該IP數據報進行查表轉發
逐條檢查路由條目，將目的地址與路由條目中的地址掩碼進行邏輯與運算得到目的網路地址，然後與路由條目中的目的網路進行比較，如果相同，則這條路由條目就是匹配的路由條目，按照它的下一條指示，圖中所示的也就是介面1轉發該IP數據報
路由器是隔離廣播域的
4.5、靜態路由配置及其可能產生的路由環路問題
概念
多種情況舉例
靜態路由配置
舉例
默認路由
舉例
默認路由可以被所有網路匹配，但路由匹配有優先順序，默認路由是優先順序最低的
特定主機路由
舉例
有時候，我們可以給路由器添加針對某個主機的特定主機路由條目
一般用於網路管理人員對網路的管理和測試
多條路由可選，匹配路由最具體的
靜態路由配置錯誤導致路由環路
舉例
假設將R2的路由表中第三條目錄配置錯了下一跳
這導致R2和R3之間產生了路由環路
聚合了不存在的網路而導致路由環路
舉例
正常情況
錯誤情況
解決方法
黑洞路由的下一跳為null0，這是路由器內部的虛擬介面，IP數據報進入它後就被丟棄
網路故障而導致路由環路
舉例
解決方法
添加故障的網路為黑洞路由
假設。一段時間後故障網路恢復了
R1又自動地得出了其介面0的直連網路的路由條目
針對該網路的黑洞網路會自動失效
如果又故障
則生效該網路的黑洞網路
總結
4.6、路由選擇協議
概述
網際網路所採用的路由選擇協議的主要特點
網際網路採用分層次的路由選擇協議
自治系統 AS ：在單一的技術管理下的一組路由器，而這些路由器使用一種 AS 內部的路由選擇協議和共同的度量以確定分組在該 AS 內的路由，同時還使用一種 AS 之間的路由選擇協議用以確定分組在 AS之間的路由。
自治系統之間的路由選擇簡稱為域間路由選擇，自治系統內部的路由選擇簡稱為域內路由選擇
域間路由選擇使用外部網關協議EGP這個類別的路由選擇協議
域內路由選擇使用內部網關協議IGP這個類別的路由選擇協議
網關協議 的名稱可稱為 路由協議
常見的路由選擇協議