系列编号:408-CN-04B
所属科目:408计算机网络
章节名称:第四章 网络层(下篇)
检索关键词:408计网第四章、网络层、路由算法、距离向量、链路状态、RIP、OSPF、BGP、SDN、IPv6、IP组播、移动IP、路由器
前言
网络层上篇解决了"IP数据报长什么样、IP地址属于哪个网络、下一跳MAC如何获得"的问题。
下篇继续解决:
路由器如何知道应该走哪条路,以及Internet如何在自治系统内部和自治系统之间交换路由信息。
本篇覆盖:
-
路由算法的基本分类;
-
距离向量算法与链路状态算法;
-
RIP、OSPF和BGP;
-
分层路由与自治系统;
-
SDN和拥塞控制;
-
IPv6;
-
IP组播;
-
移动IP;
-
路由器组成与分组转发。
根据2009---2026年真题考频表,路由协议RIP、OSPF、BGP出现于7个年份,且2024和2026都进行了集中考查。网络层设备出现于3个年份。IPv6和SDN直接单列考查的年份相对较少,但经常作为组合判断题和综合题背景,不能跳过。
本篇的核心目标是:
能区分RIP、OSPF和BGP的算法思想、适用范围、承载协议和报文传播方式,并能根据拓扑完成基本路由推导。
一、本篇知识框架
本篇分为九个模块:
-
路由算法与路由协议;
-
静态路由与动态路由;
-
距离向量算法与RIP;
-
链路状态算法与OSPF;
-
路径向量协议BGP;
-
SDN与网络层拥塞控制;
-
IPv6;
-
IP组播与移动IP;
-
路由器结构与转发过程。
本篇最容易失分的地方有七类:
-
认为RIP使用TCP或直接封装在IP中;
-
认为OSPF只把路由表发送给邻居;
-
认为BGP选择的一定是物理最短路径;
-
混淆eBGP和iBGP;
-
把控制平面与数据平面混为一谈;
-
认为IPv6路由器可以像IPv4一样进行分片;
-
把路由表、转发表、ARP表和交换表混为一谈。
二、路由算法与路由协议
1. 路由算法的目标
路由算法根据网络拓扑、链路费用、策略或可达性信息,计算从源结点到目的网络的路径。
常见优化目标包括:
-
跳数最少;
-
费用最低;
-
时延最小;
-
带宽最大;
-
负载均衡;
-
满足管理策略。
Internet中的实际路由不只考虑数学最短,还受到自治系统策略、商业关系、安全和稳定性影响。
2. 路由算法的分类
2.1 静态路由
由管理员手工配置,网络变化后不会自动调整。
优点:
-
简单;
-
可控;
-
不产生动态路由协议开销;
-
小型稳定网络中可靠。
缺点:
-
扩展性差;
-
网络变化后需要人工维护;
-
容易配置错误。
2.2 动态路由
路由器通过路由协议交换信息,自动计算和更新路由。
优点:适应拓扑变化、扩展性较强。
缺点:需要协议开销、算法状态和收敛时间。
3. 全局信息与局部信息
按算法获得的信息范围,可分为:
-
链路状态算法:每台路由器掌握较完整的网络拓扑;
-
距离向量算法:路由器只与邻居交换到各目的网络的距离信息。
4. 自适应与非自适应
-
非自适应路由:路由不随网络状态自动变化;
-
自适应路由:根据拓扑、链路状态或流量变化动态调整。
静态路由通常属于非自适应路由,RIP和OSPF属于自适应路由。
三、自治系统与分层路由
1. 为什么需要自治系统
Internet规模巨大,不可能让每台路由器维护全球所有链路的完整拓扑。
因此把互联网划分为多个自治系统AS。
自治系统是:
在统一管理机构和路由策略控制下的一组网络与路由器。
2. IGP与EGP
2.1 内部网关协议IGP
用于一个自治系统内部。
常见协议:
-
RIP;
-
OSPF。
2.2 外部网关协议EGP
用于自治系统之间交换可达性信息。
现代Internet主要使用:
- BGP。
3. 分层路由的意义
-
降低路由表规模;
-
隐藏自治系统内部细节;
-
支持不同自治系统采用不同内部协议;
-
支持基于策略的跨域路由。
四、距离向量路由算法
1. 基本思想
每台路由器维护到各目的网络的估计距离和下一跳。
路由器周期性地把自己的距离向量发送给邻居。
收到邻居信息后,根据Bellman-Ford思想更新:
经过邻居v到目的网络y的距离
= 到邻居v的链路费用 + 邻居v到y的距离
然后选择费用最小的邻居作为下一跳。
2. 距离向量算法的特点
-
只与直接邻居交换;
-
交换的是到各目的网络的距离,而非完整拓扑;
-
分布式计算;
-
网络变化后需要逐跳传播;
-
可能出现路由环路和慢收敛。
3. 好消息传播快,坏消息传播慢
某条更短路径出现时,路由器可以迅速采用。
某网络不可达时,相邻路由器可能相互误认为对方仍有路径,导致距离逐步增加,这就是计数到无穷问题。
4. 缓解计数到无穷
常见机制:
-
水平分割;
-
毒性逆转;
-
触发更新;
-
设置较小的无穷大值;
-
抑制定时器。
408通常重点掌握概念和RIP中的"16表示不可达"。
五、RIP协议
1. RIP的基本特征
RIP是自治系统内部使用的距离向量路由协议。
关键特征:
| 项目 | RIP |
|---|---|
| 适用范围 | 自治系统内部 |
| 算法 | 距离向量 |
| 度量 | 跳数 |
| 最大有效距离 | 15跳 |
| 不可达 | 16跳 |
| 交换对象 | 相邻路由器 |
| 交换内容 | 距离向量或路由信息 |
| 承载协议 | UDP |
| 常用端口 | 520 |
| 更新方式 | 周期更新,也可触发更新 |
2. RIP为什么只适合小型网络
-
只用跳数衡量,不能反映带宽和时延;
-
最大有效距离仅15跳;
-
收敛较慢;
-
可能出现计数到无穷;
-
周期发送路由信息产生开销。
3. RIP更新规则
路由器R收到邻居X的路由信息后:
-
所有距离先加1;
-
下一跳改为X;
-
与本地路由表比较;
-
若目的网络原本不存在,则加入;
-
若原路由下一跳就是X,则通常按新信息更新;
-
若新路径更短,则替换;
-
否则保留原路由。
4. 16表示不可达
如果邻居通告:
<net1, 16>
表示邻居认为net1不可达。
经过该邻居到net1的距离不是17,而是仍视为不可达。
5. RIP收敛时间题
若路由器每30s周期交换一次距离向量,某路由信息需要传播k跳,则通常需要根据题目对"初始交换时刻"的定义计算k轮或k-1轮。
标准做法:
-
画出目标网络到各路由器的最短跳数;
-
明确第0时刻哪些路由器已经知道;
-
每轮信息只能再传播一跳;
-
按题目给出的交换周期换算时间。
不要直接用"最长路径跳数×30s",必须检查初始状态。
6. RIP高频判断
正确:
-
RIP使用UDP;
-
RIP是内部网关协议;
-
RIP使用跳数;
-
16表示不可达;
-
RIP只与邻居交换。
错误:
-
RIP使用Dijkstra算法;
-
RIP向所有路由器洪泛完整拓扑;
-
RIP适合超大型自治系统;
-
跳数越少的路径一定带宽越高。
六、链路状态路由算法
1. 基本思想
链路状态算法要求每台路由器获得较完整的网络拓扑,再独立运行最短路径算法。
典型过程:
-
发现邻居;
-
测量到邻居的链路费用;
-
生成链路状态通告;
-
向区域内路由器洪泛;
-
建立链路状态数据库;
-
运行Dijkstra算法;
-
生成最短路径树和路由表。
2. 链路状态算法的特点
-
洪泛链路状态信息;
-
每台路由器拥有较一致的拓扑数据库;
-
各路由器独立运行Dijkstra;
-
收敛通常快于距离向量;
-
需要更多内存和计算资源;
-
链路状态通告不是简单的完整路由表。
3. Dijkstra标准流程
设源点为s。
-
将s加入已确定集合S;
-
初始化s到其他结点的暂定距离;
-
选择S外暂定距离最小的结点u;
-
将u加入S;
-
用u松弛其相邻结点;
-
重复直到所有结点处理完。
松弛操作:
若 dist[u] + cost(u,v) < dist[v]
则更新 dist[v] 和前驱
4. 路由题中的数据结构联系
网络拓扑可以抽象为图:
-
路由器或网络作为顶点;
-
链路作为边;
-
链路费用作为权值。
Dijkstra最短路径是数据结构和计算机网络的典型交叉考点。
七、OSPF协议
1. OSPF基本特征
OSPF是自治系统内部使用的链路状态路由协议。
|-------|-----------------|
| 项目 | OSPF |
| 适用范围 | 自治系统内部 |
| 算法 | 链路状态 + Dijkstra |
| 度量 | 费用Cost |
| 交换范围 | 区域内洪泛链路状态信息 |
| 拓扑信息 | 建立链路状态数据库 |
| 承载方式 | 直接封装在IP数据报中 |
| IP协议号 | 89 |
| 收敛速度 | 较快 |
| 适用规模 | 中大型网络 |
2. OSPF不使用TCP或UDP
OSPF报文直接封装在IPv4或IPv6中。
IPv4首部协议字段:
89
这是RIP、OSPF、BGP对比题中的固定考点。
3. OSPF交换什么
OSPF不是简单地把整个路由表周期性发送给邻居。
它通过链路状态通告描述:
-
与哪些结点相连;
-
链路费用是多少;
-
哪些网络可达。
链路状态信息在区域内洪泛,各路由器据此构建一致的链路状态数据库。
4. OSPF区域
大型自治系统可以划分为多个区域,以减少洪泛范围和路由计算开销。
核心概念:
-
每个区域内部维护较完整的链路状态;
-
主干区域编号通常为Area 0;
-
其他区域通常需要通过主干区域互连。
408一般不要求复杂的OSPF报文格式,但应理解区域化和链路状态数据库。
5. RIP与OSPF对比
|------|----------------|------------|
| 项目 | RIP | OSPF |
| 类型 | 距离向量 | 链路状态 |
| 算法 | Bellman-Ford思想 | Dijkstra |
| 度量 | 跳数 | 费用 |
| 最大距离 | 15跳有效 | 无15跳限制 |
| 信息交换 | 与邻居交换路由信息 | 洪泛链路状态 |
| 承载 | UDP 520 | 直接IP,协议号89 |
| 收敛 | 较慢 | 较快 |
| 规模 | 小型网络 | 中大型网络 |
6. 选RIP还是OSPF
题目出现以下条件时优先考虑OSPF:
-
网络规模大;
-
路径可能超过15台路由器;
-
要求快速收敛;
-
需要按链路费用而不是单纯跳数选择路径。
八、BGP协议
1. BGP的定位
BGP用于自治系统之间交换网络可达性信息,是外部网关协议。
BGP不是传统意义上只求数值最短路径的算法,而是:
路径向量协议,并支持策略路由。
2. BGP路径信息
BGP路由通常包含:
-
目的网络前缀;
-
AS路径;
-
下一跳;
-
其他路径属性。
AS路径记录到达目的网络依次经过的自治系统,可用于:
-
检测自治系统级环路;
-
进行路径选择;
-
执行管理策略。
3. BGP使用TCP
BGP建立在TCP之上:
TCP端口:179
原因包括:
-
需要可靠传输路由更新;
-
不必自行实现重传和排序;
-
路由更新不适合频繁广播。
4. eBGP与iBGP
4.1 eBGP
不同自治系统中的BGP路由器之间建立的会话。
用途:交换跨自治系统路由。
4.2 iBGP
同一自治系统内部BGP路由器之间建立的会话。
用途:在自治系统内部传播从外部获得的BGP可达性信息。
注意:
iBGP虽然发生在自治系统内部,但它仍属于BGP机制,不等于OSPF或RIP。
5. BGP常见报文
-
OPEN:建立BGP会话;
-
UPDATE:通告新路由或撤销不可达路由;
-
KEEPALIVE:维持会话;
-
NOTIFICATION:报告错误并关闭连接。
真题问"通告网络可达性信息使用什么报文"时,通常回答:
UPDATE报文
6. BGP路径选择
BGP路径选择受多种属性和策略影响。
在408简化题中,若其他条件相同,常考虑:
-
本地策略;
-
AS路径长度;
-
下一跳可达性;
-
其他题目明确给出的规则。
不能笼统说:
BGP一定选择经过路由器数量最少的路径。
BGP关注的是自治系统级可达性与策略。
7. RIP、OSPF、BGP总对比
|--------|----------------|----------|-----------|
| 项目 | RIP | OSPF | BGP |
| 作用范围 | AS内部 | AS内部 | AS之间 |
| 类型 | 距离向量 | 链路状态 | 路径向量 |
| 主要算法 | Bellman-Ford思想 | Dijkstra | 策略与路径属性 |
| 度量 | 跳数 | Cost | AS路径及多种属性 |
| 承载协议 | UDP | 直接IP | TCP |
| 端口/协议号 | UDP 520 | IP协议号89 | TCP 179 |
| 交换对象 | 邻居 | 区域内洪泛 | BGP对等体 |
| 典型规模 | 小型AS | 中大型AS | 全球跨域路由 |
九、SDN基本概念
1. 传统网络的问题
传统路由器同时承担:
-
控制平面:运行路由协议、计算路由;
-
数据平面:高速查表和转发分组。
设备控制逻辑分散在各台路由器中,配置和策略管理较复杂。
2. SDN的核心思想
SDN把控制平面与数据平面逻辑分离。
-
数据平面设备负责按流表高速转发;
-
SDN控制器集中掌握网络状态并下发规则。
3. 北向接口与南向接口
3.1 北向接口
连接SDN控制器与上层网络应用。
用于让应用表达:
-
路由策略;
-
访问控制;
-
流量工程;
-
负载均衡。
3.2 南向接口
连接SDN控制器与数据平面交换设备。
控制器通过南向接口下发流表、读取状态。
OpenFlow是典型的南向协议。
高频结论:
SDN控制器向数据平面交换机下发流表,使用南向接口。
4. SDN的特点
-
控制逻辑集中;
-
网络可编程;
-
策略配置更统一;
-
便于全局流量优化;
-
控制器的可靠性与扩展性非常重要。
十、网络层拥塞控制
1. 什么是拥塞
当网络中注入的分组数量超过链路、缓存和处理能力时,路由器队列增长、时延升高、丢包增加,形成拥塞。
拥塞不是单个接收方处理不过来,而是网络内部资源不足。
2. 流量控制与拥塞控制
|------|-------------|---------------|
| 项目 | 流量控制 | 拥塞控制 |
| 目标 | 防止发送方压垮接收方 | 防止过多流量压垮网络 |
| 关注范围 | 通信双方 | 整个网络或路径 |
| 典型位置 | 数据链路层、传输层 | 网络层、传输层 |
| 原因 | 接收缓存和处理速度有限 | 链路、队列、路由器资源不足 |
3. 拥塞控制思路
-
预防性开环控制;
-
反馈性闭环控制;
-
合理丢弃分组;
-
流量整形;
-
显式拥塞通知;
-
调整路由;
-
传输层降低发送速率。
408中的TCP拥塞控制会在第五章详细学习;网络层只需要理解拥塞产生和反馈思想。
十一、IPv6概述
1. IPv6为什么出现
IPv6主要解决:
-
IPv4地址空间不足;
-
首部处理复杂;
-
路由聚合与自动配置需求;
-
对扩展、安全、移动和组播的支持。
IPv6地址长度为128位。
注意:
IPv4:32位
IPv6:128位
IPv6地址空间不是IPv4的96倍,而是:
2¹²⁸ / 2³² = 2⁹⁶倍
2. IPv6基本首部
IPv6基本首部固定为40B。
主要字段:
|--------|---------------|
| 字段 | 作用 |
| 版本 | 值为6 |
| 流量类别 | 服务质量相关 |
| 流标签 | 标识特定数据流 |
| 有效载荷长度 | 基本首部之后的长度 |
| 下一个首部 | 指向扩展首部或上层协议 |
| 跳数限制 | 等价于IPv4的TTL作用 |
| 源地址 | 128位IPv6地址 |
| 目的地址 | 128位IPv6地址 |
3. IPv6与IPv4首部对比
IPv6简化了基本首部:
-
基本首部固定40B;
-
没有IPv4首部校验和;
-
可选功能放入扩展首部;
-
路由器不负责分片;
-
使用Hop Limit代替TTL;
-
使用Next Header串联扩展首部或上层协议。
4. IPv6分片
IPv6路由器不对数据报分片。
如果分组太大:
-
路由器丢弃;
-
返回ICMPv6"分组太大"信息;
-
源主机根据路径MTU重新发送;
-
需要分片时,由源主机使用分片扩展首部完成。
5. IPv6没有广播
IPv6不使用广播地址。
广播功能通常由组播实现。
IPv6地址类型主要包括:
-
单播;
-
任播;
-
组播。
6. IPv6地址表示
IPv6通常写成8组十六进制数,每组16位:
2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
6.1 省略前导0
每组前导0可以省略:
2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329
6.2 双冒号压缩
连续多组全0可以用双冒号压缩:
2001:db8::ff00:42:8329
一个地址中双冒号只能出现一次,否则无法确定省略了多少组0。
7. 常见IPv6地址
:: 未指定地址
::1 环回地址
IPv6链路本地地址通常使用:
fe80::/10
8. IPv4向IPv6过渡
常见技术:
8.1 双协议栈
设备同时运行IPv4和IPv6,根据目的地址和网络支持选择协议。
8.2 隧道技术
把IPv6数据报封装在IPv4数据报中,穿越只支持IPv4的网络。
8.3 协议转换
在IPv4和IPv6之间转换地址和报文格式,例如NAT64等。
408重点通常是双协议栈和隧道技术。
十二、IP组播
1. 单播、广播与组播
-
单播:一对一;
-
广播:一对本网络所有主机;
-
组播:一对一组接收者。
组播适合:
-
视频直播;
-
在线会议;
-
路由协议消息;
-
多接收者内容分发。
2. IPv4组播地址
IPv4 D类地址用于组播:
224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
组播地址表示一个组,不直接唯一标识某台主机接口。
3. IGMP
IGMP用于IPv4主机与本地组播路由器之间管理组成员关系。
它帮助路由器知道:
-
本地网络是否有主机加入某个组;
-
是否仍需要向该网络转发某组播流量。
IGMP本身不负责在整个互联网中计算组播路由树。
4. 组播路由思想
组播路由需要建立从源到多个组成员的分发树,并避免在同一链路重复发送相同分组。
常见原则:
-
只向存在组成员的方向转发;
-
必要时剪枝;
-
防止环路和重复转发。
十三、移动IP
1. 移动IP解决的问题
普通IP地址同时具有:
-
身份标识;
-
网络位置标识。
主机移动到其他网络后,如果直接更换IP地址,原有通信连接会受到影响。
移动IP希望主机移动时仍保留稳定的归属地址。
2. 关键概念
-
移动结点:正在移动的主机;
-
归属网络:移动结点原来的网络;
-
归属地址:移动结点长期使用的地址;
-
归属代理:在归属网络中维护移动结点位置信息;
-
外地网络:移动结点当前访问的网络;
-
转交地址:表示移动结点当前所在位置;
-
外地代理:传统移动IPv4中可为移动结点提供转交和转发服务。
3. 基本通信过程
-
移动结点到达外地网络;
-
获得转交地址;
-
向归属代理注册;
-
发往归属地址的数据先到归属网络;
-
归属代理截获数据;
-
通过隧道转发到转交地址;
-
移动结点接收数据。
4. 三角路由
通信对端的数据先发往归属代理,再转发到移动结点,路径可能不是最短,形成三角路由。
移动IP常见问题:
-
路径绕行;
-
隧道封装开销;
-
代理状态维护;
-
安全认证。
十四、路由器的组成
1. 路由器的核心任务
路由器工作在网络层,主要负责:
-
运行路由协议;
-
构建路由表和转发表;
-
检查IPv4首部;
-
根据目的IP转发分组;
-
连接不同网络;
-
隔离广播域;
-
在拥塞时排队或丢弃分组。
2. 路由器的基本结构
典型路由器包括:
-
输入端口;
-
交换结构;
-
输出端口;
-
路由处理器。
3. 输入端口
输入端口通常完成:
-
物理层接收;
-
数据链路层解封装;
-
首部检查;
-
转发表查找;
-
输入排队。
4. 交换结构
交换结构把分组从输入端口传送到正确的输出端口。
常见实现:
-
经内存交换;
-
经总线交换;
-
经互连网络交换。
5. 输出端口
输出端口通常完成:
-
输出排队;
-
调度;
-
数据链路层封装;
-
物理层发送。
6. 路由处理器
路由处理器属于控制平面,负责:
-
运行RIP、OSPF、BGP等路由协议;
-
维护路由表;
-
生成转发表;
-
管理和配置设备。
7. 路由器与交换机对比
|-------|---------|---------|
| 项目 | 二层交换机 | 路由器 |
| 主要工作层 | 数据链路层 | 网络层 |
| 查表依据 | 目的MAC地址 | 目的IP地址 |
| 表项 | MAC转发表 | 路由表/转发表 |
| 冲突域 | 每端口一个 | 每接口一个 |
| 广播域 | 默认不分割 | 可分割 |
| 互连对象 | 同一二层网络 | 不同IP网络 |
8. 路由器能否保证分组不丢失
不能。
路由器可以:
-
检查IPv4首部校验和;
-
丢弃首部出错的分组;
-
根据路由转发;
-
拥塞时合理丢弃;
-
发送ICMP差错报告。
但它不能确保IP分组一定不丢失,也不提供端到端可靠交付。
十五、路由器转发全过程
路由器收到一个以太网帧后:
-
输入端口接收比特流;
-
数据链路层检查帧并去除帧首部、尾部;
-
检查IPv4首部和首部校验和;
-
TTL减1;
-
TTL为0则丢弃并发送ICMP时间超过;
-
更新IPv4首部校验和;
-
根据目的IP查转发表;
-
使用最长前缀匹配选择表项;
-
确定下一跳和输出接口;
-
必要时通过ARP获得下一跳MAC;
-
进入输出队列;
-
使用新链路层首部重新封装并发送。
注意:
-
路由器不会根据目的MAC选择跨网络路由;
-
目的MAC只用于当前链路上的帧交付;
-
目的IP用于端到端网络层转发。
十六、综合路由表示例
路由表:
|-------------------|----------|----|
| 目的网络 | 下一跳 | 接口 |
| 192.168.0.0/16 | 10.0.0.2 | E0 |
| 192.168.10.0/24 | 10.0.1.2 | E1 |
| 192.168.10.128/25 | 直连 | E2 |
| 0.0.0.0/0 | 10.0.2.2 | E3 |
1. 目的地址192.168.10.200
匹配:
-
/16;
-
/24;
-
/25。
最长为/25,因此从E2直连转发。
2. 目的地址192.168.10.50
匹配:
-
/16;
-
/24;
-
不匹配192.168.10.128/25。
选择/24,从E1转发。
3. 目的地址8.8.8.8
普通表项均不匹配,使用默认路由,从E3转发。
十七、真题常见命题方式
1. 协议归类题
判断某协议:
-
是IGP还是EGP;
-
是距离向量、链路状态还是路径向量;
-
使用UDP、TCP还是直接IP;
-
在邻居、区域还是自治系统之间传播。
2. RIP更新与收敛
常考:
-
收到邻居距离向量后如何更新;
-
16表示什么;
-
路由信息经过多少轮传播;
-
为什么大型网络不适合RIP。
3. OSPF与Dijkstra
常考:
-
根据链路状态信息构造拓扑;
-
求最短路径树;
-
给出到各子网的最短路径和费用;
-
判断OSPF报文承载方式。
4. BGP综合题
常考:
-
eBGP和iBGP分别在哪些路由器之间建立;
-
通告可达性使用UPDATE报文;
-
BGP报文使用TCP传输;
-
根据AS路径和题目规则选择路由。
5. TTL题
若路径最多经过n台路由器,为保证数据报到达:
初始TTL至少为n+1
6. SDN题
常考:
-
控制平面与数据平面;
-
北向接口与南向接口;
-
控制器向交换机下发流表使用南向接口。
7. IPv6题
常考:
-
地址长度;
-
基本首部是否固定;
-
是否有首部校验和;
-
路由器是否分片;
-
Hop Limit与TTL的关系;
-
双协议栈与隧道;
-
是否使用广播。
8. 路由器功能题
常考:
-
路由器运行路由协议并设置路由表;
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根据目的IP转发;
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拥塞时可以合理丢包;
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首部校验不能保证分组不丢失;
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路由器隔离广播域。
十八、做题标准流程
1. 协议对比题
先画固定表:
RIP:IGP、距离向量、跳数、UDP 520
OSPF:IGP、链路状态、Dijkstra、IP 89
BGP:EGP、路径向量、策略、TCP 179
再逐项匹配题目描述。
2. RIP更新题
邻居距离全部+1
→ 下一跳改为该邻居
→ 与本地表比较
→ 同一下一跳必须关注新状态
→ 16视为不可达
3. OSPF最短路径题
画图 → 标权值 → 从源点运行Dijkstra
→ 每轮选最小暂定距离 → 松弛邻接点
→ 写路径和总费用
4. BGP题
先分清AS内还是AS间
→ AS间eBGP,AS内传播外部信息用iBGP
→ 可达性通告用UPDATE
→ 承载协议TCP
→ 最后按题目给出的路径属性选择
5. IPv6判断题
看到以下关键词立即反应:
128位、40B固定基本首部、无首部校验和
路由器不分片、无广播、Hop Limit、扩展首部
十九、高频错误清单
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认为RIP使用TCP;
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认为RIP的16跳仍然可达;
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RIP收到任何新路由都无条件替换;
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认为OSPF只向邻居发送完整路由表;
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认为OSPF使用UDP;
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把链路状态数据库和转发表混为一谈;
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Dijkstra每轮选择边权最小的边,而不是暂定距离最小的结点;
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认为BGP是IGP;
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认为BGP使用UDP;
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把eBGP和iBGP按"是否在Internet中"区分;
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认为BGP一定选择物理距离最短路径;
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把北向接口和南向接口写反;
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把网络拥塞等同于接收方缓存不足;
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认为IPv6地址空间只是IPv4的96倍;
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认为IPv6基本首部长度可变;
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认为IPv6路由器可以分片;
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认为IPv6仍有首部校验和;
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认为IPv6使用广播;
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把路由器的MAC表当作路由表;
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认为路由器检查首部后即可保证数据不丢失。
二十、本篇必须达到的掌握标准
完成本篇后,应能独立回答:
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静态路由和动态路由有何区别;
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距离向量与链路状态算法分别掌握什么信息;
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RIP为什么存在计数到无穷问题;
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RIP的度量、最大跳数、承载协议和端口是什么;
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Dijkstra每一轮如何选择结点和更新距离;
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OSPF为什么适合大型自治系统;
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OSPF报文如何封装;
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RIP与OSPF应该如何选择;
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BGP为什么是路径向量和策略路由协议;
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eBGP和iBGP有何区别;
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BGP的UPDATE报文和TCP 179分别做什么;
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SDN控制平面和数据平面如何分离;
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南向接口与北向接口分别连接什么;
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IPv6基本首部与IPv4首部有哪些关键差异;
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IPv6地址如何压缩表示;
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双协议栈与隧道技术如何过渡;
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IGMP、组播地址和组成员关系是什么;
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移动IP中的归属代理和转交地址是什么;
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路由器的输入端口、交换结构、输出端口和路由处理器分别做什么。
如果上述问题中有三个以上不能立即回答,说明本篇还未达到压力测试标准。
二十一、章节压力测试范围
后续压力测试将重点覆盖:
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RIP距离向量更新;
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RIP收敛轮次与计数到无穷;
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Dijkstra逐轮最短路径;
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OSPF链路状态数据库;
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RIP、OSPF和BGP承载协议对比;
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eBGP、iBGP与UPDATE报文;
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TTL最小值计算;
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SDN南向与北向接口;
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IPv6地址压缩与还原;
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IPv4和IPv6首部对比;
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IPv6路径MTU与源主机分片;
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IP组播与IGMP;
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移动IP隧道与三角路由;
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路由器组成和转发流程;
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路由表最长前缀匹配综合题。
结语
网络层下篇可以压缩成一条完整主线:
RIP用邻居距离逐步学习路径
OSPF用链路状态还原拓扑并运行Dijkstra
BGP在自治系统之间按路径属性和策略交换可达性
路由器最终依据转发表完成逐分组转发
协议对比必须形成固定反射:
RIP:UDP 520
OSPF:IP协议号89
BGP:TCP 179
IPv6必须形成固定反射:
128位地址、40B固定基本首部、无首部校验和
无广播、路由器不分片、Hop Limit对应TTL
至此,第四章网络层的CSDN知识概要完成。