计算机网络——网络层(子网)
划分子网
- 传统ip地址的问题
IP地址的空间利用率有时很低
按照网段分配,不能拆分,部分回收或转让
路由表变得太大,网络性能较低
每个物理网络都有一个网络号
管理不够灵活
网络有增减,地址需适应
- 子网
三级IP地址,将两级IP地址划分为三级,第三级由使用单位自行划分
注意:
划分子网会浪费一部分地址,但会提高总体的利用率
划分子网时需要考虑到子网个数以及子网中的主机个数
子网掩码
从一个数据报的首部(IP地址),是无法判断源主机或目标主机是否进行了子网划分
使用子网掩码可以找出IP地址中的子网部分
(IP地址)&(子网掩码)= 网络地址 ——这里指“与”运算,只要出现0,结果就为0
默认子网掩码
CIDR无分类域间路由选择
可同时使用几个不同的子网掩码——可变长子网掩码 VLSM 进一步提高IP地址资源的利用率
在 VLSM 的基础上,一种无分类编制方法——无分类域间路由选择 CIDR
CIDR的主要特点
消除了传统的A,B,C类地址及子网的概念,可以更有效的分配IPV4的地址空间
使用了各种长度的“网络前缀”,来代替网络号和子网号
IP地址从三级编码(子网掩码)回到了两级编码
CIDR表示方法
IP地址/掩码,如:128.14.32.0/20
把网络前缀都相同的连续IP地址组成一个“地址块”
这里的20是指前20位是一样的(共32位),从 ….32.0到 ….47.255,这里将会有212个地址(除去最后一个字节全0和全1)
当路由表中多种记录同时存在时,将会按照采用”最长前缀匹配“原则
路由选择协议
理想的路由算法
正确和完整,计算速度,自适应性,稳定性,公平性,最佳性(合理性)
静态的路由选择策略——非自适应,适合小型的,内部的,变化较少的网络环境
动态路由选择策略
内部路由网关协议
- RIP协议
基于距离向量的(距离指网关中的“跳数”)
仅和相邻的路由器交换信息,交换的信息是当前路由器的全部信息,按照固定的时间间隔交换路由信息
建立路由表的过程
路由器初始化时,只知道相邻网络的距离(距离为1)
之后每一个路由器也之和相邻的路由器交换并更新路由信息
经过若干次更新,所有路由器都会建立起包含本系统中所有地址的路由表
RIP协议收敛较快
优缺点
+实现简单,开销较小
-网络规模首先(最大距离为15)
-开销随网络扩大而增加(交换完整路由表)
-坏消息传的慢(当有无法到达的位置时,会在路由表中覆盖叠加跳数,直到溢出)
- OSPF
基于链路状态的
不受某一厂商控制,是公开发表的
“最短路径优先”是通过最短路径算法 SPF 实现的
分布式的链路状态协议
建立路由表过程
使用洪泛法,向本系统中所有路由器发送信息
内容是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态(部分信息)
只有当链路状态发生变化时,路由器才发送信息(刷新)
OSPF的区域
为了适用于大规模网络,OSPF将一个自治系统划分为若干个范围,称为“区域”
每一个区域有一个32位的区域标识符
一个区域内的路由器最好不超过200个
报文(24字节=192位)
特点
与网络规模无关
没有“坏消息传得慢”的问题
动态刷新
外部路由网关协议
- BGP协议
优先满足“可达性”,目的是寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由(不能兜圈子),不追求最佳路由
BGP发言人
每一个自治系统都需要选择一个路由器作为该系统的“BGP发言人”
BGP发言人都是通过共享网络连接在一起的,发言人往往就是BGP边界路由器
BGP协议特点
交换路由的节点较少,由BGP发言人来代表了一个自治网络
路由选择比较简单
支持CIDR
部分更新,只更新有变化的部分,减少开销,提高效率
资料来源:北京交通大学、李春艳——计算机网络与互联网