计算机网络知识

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-03-26 00:29 936阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  一.计算机网路性能指标
         *  二.计算机网络体系结构
         *  三. 物理层
         *   *  1.关键术语
             *  2. 宽带接入技术
             *   *  2.1 ADSL技术
                 *  2.2 光纤同轴混合网（HFC网）
                 *  2.3 FTTx技术
         *  四、数据链路层
         *   *  1.数据链路
             *  2.数据链路层的三个基本问题
             *  3.点到点协议PPP
             *   *  3.1 PPP协议要求:
                 *  3.2 PPP协议包含三部分
             *  4. 使用广播通信
             *   *  4.1 共享信道划分
                 *  4.2 以太网
                 *   *  4.2.1 网卡
                     *  4.2.2 CSMA/CD协议
                     *  4.2.3 以太网的MAC地址
                     *  4.2.4 扩展以太网
                     *  4.2.5 网桥
         *  五、网络层
         *   *  1.网际协议IP:
             *  2.虚拟互连网络：
             *  3.IP地址：
             *   *  3.1 分类的IP地址
                 *  3.2 地址解析协议ARP
                 *   *  3.2.1 ARP原理
                     *  3.2.2 IP转发分组流程
                 *  3.3 划分子网
                 *   *  3.3.1子网掩码
                     *  3.3.2使用子网分组转发
                 *  3.4 无分类编制CIDR-构成超网
                 *   *  3.4.1.网络前缀
                     *  3.4.2 路由聚合
                     *  3.4.3 最长前缀匹配
                     *  3.4.4 使用二叉线索查找路由表
                 *  3.5 网际控制报文协议ICMP

### 一.计算机网路性能指标 ###

*  速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率或比特率 单位b/s (bit per second) M/s（以太网）等，额定速率
 *  带宽：用来表示网络的通信线路传送数据的能力，因此网络带宽表示单位之间内网络中从一点到另外一点所能通过的最高数据率。
 *  吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（信道，端口）的数据量
 *  时延:指数据从网络的一端到另外一端所需要的时间，也称为延迟或者迟延

### 二.计算机网络体系结构 ###

网络体系结构可以分为：物理层，数据链路层，网络层，运输层，应用层 。当然有几种分法，这里给出五种。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 三. 物理层 ###

数据在通信线路上是串行传输

#### 1.关键术语 ####

*  **消息：** 如语音文字，图像，视频等
 *  **数据：** 运送消息的尸体，通常是有意义的符号序列，这种信息的表示可用计算机处理和产生
 *  **信号：** 数据的电气或电磁的表现  
     根据消息的参数取值不同，信号分为：  
      1）**模拟信号**，连续信号:表示消息的参数的取值是连续的，比如家中的调制解调器到电话端局之间的用户线上传送的就是模拟型号  
      2）**数字信号**，离散信号，表示消息的参数取值是离散的，比如家中PC到调制解调器之间，或者电话网中继线上传送的数据
 *  信道：表示向某一个方向传送信息的媒体，因此一条通信电路包含一条发送信道和一条接收信道  
      1）**单向通信**，单工通信，只能有一个方向的通信而没有反向的交互，无线电广播或者有线电广播以及电视广播  
      2）**双向交替通信**，半双工个通信，即通信双方都可以发送消息，但是不能双方同时发送信息，这种通信方式是一方发送另外一方接受，过一段时间在反过来  
      3）**双向通信**，全双工通信，即通信的双方都可以同时发送和接受信息。
    
    **注**：单向通信只需要一条信道，而 双向交替通信 和双向通信 都需要两条信道
 *  **基带信号：** 来自信源的信号，像计算机输出的代表各种文字或者图像文件的信号都是属于基带信号，基带信往往包含较多的低频成分，甚至直流成分，许多信道并不能直接传输这种低频分量后者直流分量，为了解决这个问题，需要调制。
    
    **调制分类：**  
      1）**基带调制**，把数字信号转换为另外一种数字信号，也称为编码  
       2）**带通调制**，使用载波调制，把基带信号的频率范围搬移到更高的频段，并转换为模拟信号，这样就能很好在模拟信道中传输，经过载波调制的信号叫带通信号

#### 2. 宽带接入技术 ####

宽带接入技术从接入媒体看主要分两种：有线宽带接入和无线宽带接入。如下所示是有线宽带接入。

##### 2.1 ADSL技术 #####

非对称数字用户线 Asymmetric digital Subscriber Line ，用数字技术对现有的模拟电话线进行改造，使它能够承载宽带数字业务

ADSL把低端0~4kHz 留给传统电话使用，而把原来没有利用的高端频谱就给用户上网使用， 由于用户一般浏览比发送信息要多， 所以ADSL的下行（从ISP到用户）带宽都远远大于上行（从用户到ISP）带宽。“非对称”也是这样来的

企业也许发送消息更多，上行也许大于下行，所以ADSL不适合企业，有另外的DSL,SDSL，HDSL选择

使用：ADSL是在用户两端安装ADSL**调制解调器**来对数字信号进行调制

##### 2.2 光纤同轴混合网（HFC网） #####

是在目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种居民快带接入网。

##### 2.3 FTTx技术 #####

光纤技术

### 四、数据链路层 ###

#### 1.数据链路 ####

当需要一条线路上传送数据时，除了必须在一条物理线路外，还需要一些必要的通信协议来控制这些数据的传送。把协议的硬件和软件结合起来就构成了数据链路

常用的方法使用网络适配器（既有软件又有硬件）来实现这些协议。

数据链路层协议数据单元：帧

#### 2.数据链路层的三个基本问题 ####

**1）封装成帧**  
    就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了帧，网络层的IP数据报传送到数据链路层就成为帧的数据部分

数据链路层规定了所能传送的帧的上限：数据部分最大的长度 MTU (Maximum Transfer Unit):
    	首部 SOH (Start of Header) ： 表示帧的开始，用十六进制是01
    	尾部 EOF(End of Transmission)： 表示帧的结束，用十六进制是04

如图：  
![在这里插入图片描述][20190114202312877.JPG]  
**2）透明传输**  
  预发数据部分也会出现首部和尾部相同的字符，需要对于数据部分的这些数据 插入转义字符（ESC），以防接受方错误的认为这段数据结束了而提前结束接受。然后在发送给网络层的时候在删除这个转义字符，也称为字符填充

**3）差错检测**  
  可能在传输过程中，出现1变成0,0变成1的情况。  
  数据链路层广泛使用循环冗余检验CRC(CyclingRedundant Check)检验技术  
   CRC:通过在数据后面添加n为冗余码来实现

差错检测只能保证当前帧不会出现错误，不能保证： 帧丢失，帧重复，帧失序，所以不是可靠传输
      
      
      对于通信质量好的有线传输，一般数据链路层不使用确认和重传机制，即不提供可靠传输
      对于通信质量较差的无线传输，数据链路层使用确认和重传机制，提供可靠传输

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#### 3.点到点协议PPP ####

##### 3.1 PPP协议要求: #####

*  1.简单，不需要提供太多功能
 *  2.封装成帧，前后都有帧定界符
 *  3.透明性，如果有和帧定界符相同的，必须采取有效的措施处理
 *  4.多种网络协议，支持多种网络层协议
 *  5.多种类型链路，比如串行，并且，同步，异步，电的光的，交换和非交换等。其中PPPoE （PPP over Ethernet ）：在以太网上运行的PPP,这个协议为宽带上网的主机使用的链路层协议，这个协议把PPP帧封装在以太网帧中。
 *  6.差错检测，只保证CRC,不用提供其他机制
 *  7.检测链接状态，PPP协议必须要有一种机制（不超过几分钟）自动检测链路是否处于正常工作状态
 *  8.最大传送单元MTU
 *  9.网络层地址协商 ppp协议必须提供一种机制使通信的两个网络层的实体能够通过协商知道或者配置彼此的网络层地址
 *  10.数据压缩协商 必须提供一种方法协商数据压缩算法

##### 3.2 PPP协议包含三部分 #####

*  1.将IP数据报封装到串行线路
 *  2.用来建立，配置，测试数据链路链接的 链路控制协议LCP
 *  3.一套网络控制协议NCP，每一个协议支持不同的网络层协议，比如IP，OSI的网络层DECnet，以及AppleTalk等

#### 4. 使用广播通信 ####

局域网： ->(跨越了物理层和数据链路层)

##### 4.1 共享信道划分 #####

*  1）静态划分信道 ，如:频分复用，时分复用，波分复用等
 *  2）动态媒体接入控制，又称为多点接入；

> 动态媒体接入控制又分为：
> 
>  *  随机接入，所有用户可以随机发送消息，但是如果恰好有多个用户同时放，那么共享媒体就出现了碰撞，这是所有用户发送消息都失败，这里需要有碰撞的网络协议 CSMA/CD协议
>  *  受控接入，所有用户不能随机发送，需要服从一定的控制。典型有分散控制的令牌环局域网和集中控制的多点线路探询等

##### 4.2 以太网 #####

以太网属于随机接入  
以太网的标准：DIX Eternet  
IEEE802委员会分 的链路层，局域网的数据链路层拆分为：逻辑链路控制LLC子层,和媒体接入控制MAC子层；目前以太网发展壮大，只有MAC层。

###### 4.2.1 网卡 ######

计算机与外界局域网的链接是通过通信适配器；适配器就是网络接口卡，简称网卡

适配器中包含了处理器和存储器（RAM和ROM）,适配器和局域网之间通过电缆或者双绞线以串行传输，而适配器和计算机之间通过计算机主板上的I/O总线以并行方式传输；由于电缆上和计算机内部传输和处理数据不同，适配器需要自己存储部分数据，那么计算机系统中还需要安装设备驱动来告诉适配器什么时候传数据和接受数据。

如图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

###### 4.2.2 CSMA/CD协议 ######

CSMA/CD协议即载波监听多点接入/碰撞检测：发送数据前先侦听信道是否空闲,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。

适配器（网卡）的过滤功能：适配器从网络上每收到一个MAC帧就先用硬件检查MAC帧中的地址，如果是本站的帧则收下进行其他处理，否则丢弃。这样不浪费主机处理和内存资源。

> 这发往本站的帧包含：
> 
>  *  1）单播帧（一对一），即收到帧的MAC地址和本站硬件地址相同。
>  *  2）广播帧，（一对全体），即发送给本局域网的所欲站定的帧（全1地址）
>  *  3）多播帧（一对一部分），发送给本局域网中的一部分站点的帧  
>       
>     所有的适配器都能识别单播和广播两种帧，多播通过逻辑实现，而且只有目的地址才能使用多播和广播帧。

###### 4.2.3 以太网的MAC地址 ######

**MAC地址概念**  
  局域网中，硬件地址又称为物理地址，也是MAC地址（这种地址用在MAC帧中）；IEEE802规定的一种48位的全球地址（一般称为地址），指的是固化在适配器的ROM中的地址

前三个字节是由主机注册挂你机构RA指定，称为公司标识符；后三位由公司自己指定，称为扩展标识符，总的地址固化在适配器的ROM地址中，具有唯一性

###### 4.2.4 扩展以太网 ######

1）物理层扩展以太网：  
    通过添加转发器来实现，可以进行跨域通信，增大以太网的地理范围，缺点是增大了碰撞域，不同的 以太网数据率不能用集线器相连，不然没有意义  
    2）数据链路层扩展以太网–网桥

使用网桥扩展以太网，网桥根据MAC帧的目的的地址对收到的帧进行转发和过滤

###### 4.2.5 网桥 ######

**1.网桥的内部结构：**

两个以太网通过网桥连接起来，即构成了覆盖范围更大的以太网，而原来的每个以太网可以称为网段（segment）

网桥依靠转发表来转发帧，转发表也叫做转发数据库或者路由目录，若网桥从接口1收到A发给E的帧，这在查找转发表后，把这个帧送到接口2转发到另外一个网段，使E能够收到这个帧，若网桥从接口1收到A发送给B的帧，就丢弃这个帧；因为这个转发表支出B和A在同一个网段上。不需要转发出去，如下图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

> **优点：**  
>  1）过滤通信量，增大吞吐量。网桥工作在链路层的MAC子层，可以使以太网各网段称为隔离开的碰撞域。  
>   2）扩展了物理范围  
>  3）提高了可靠性  
>  4）可互连不同的物理层，不同MAC子层和不同速率（10Mb/s， 100Mb/s）以太网
> 
> **缺点：**  
>  1）增加了时延，由于网桥对于接受到的帧徐亚存储和查找转发表，然后转发，转发之前还需要执行CSMA/CD算法。  
>  2）在MAC子层没有流量控制功能。 当网路负荷很重的饿时候，网桥中的缓存的存储空间不够而发生溢出  
>  3）广播风暴。网桥适合用户数不多，（不超过几百个），否则回应为传播过多的广播信息而产生网络拥堵，即广播风暴。

**2.透明网桥**  
  目前用的较多，转发或许会经过许多个网桥。即插即用的设置，不用人工配置转发表，网桥通过自学补充转发表。慢慢自己不从转发表的内容

**3.源路由网桥**  
  概念：由发送帧的源站负责路由选择的网桥即源路由网桥。  
  过程：源站以广播的方式欲通信的目的地站发送一个发现帧作为探测只有，发现帧在整个扩展的以太网中沿着所有可能的路由传送，传送过程中把所有的路由都记录下来。当这些发现帧到达目的地后就沿着各自的路由发挥源站。源站然后得知所有路由后，选择一个最佳路由。

**4.多接口网桥 --以太网交换机**  
 交换式集线器称为以太网交换机或者第二层交换机。普通的以太网接口数较少只有2-4个，而以太网交换机有10几个接口，因此以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥。而且每个接口都是全双工的（不需要使用CSMA/CD协议了，半双工是需要这个协议的）如图：  
![在这里插入图片描述][20190114203626540.JPG]

**5.使用以太网的宽带上网**  
  由于以太网帧格式中没有用户名字段，所以就把数据链路层的两个协议合并起来用，把PPP协议中的PPP帧在风状态以太网中来传输，也就是PPP0E：意思是在以太网上 运行的PPP

>  *  1）在用户和大楼下（或者每层楼）有一个以太网交换机（汇接多个用户），以太网交换机再通过城域网链接到因特网上；这种方式只需要购买运营还是账户和密码即可，这里用户到以太网交换机的带宽是可以保证的，但是以太网交换机到更上一级是受影响的（共享的）
>  *  2）当用户使用ADSL宽带上网，用户PC到家中的调制解调器之间，这段是使用以太网帧，但是之后就成为ADSL使用的PPP帧（后面就不属于以太网了，而是属于电话线宽带接入因特网）

### 五、网络层 ###

网络层向上只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交付的数据报服务。即网络层发送分组不需要先建立连接，每一个分组都是独立发送，和前后的分组无关。

#### 1.网际协议IP: ####

和IP协议配套使用的还有:

*  1)地址解析协议ARP(address Resolution Protocol)
 *  2)网际控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）
 *  3)网际组管理协议IGMP （Internet Group Management Protocol）

另外还有一个RARP 逆地址解析协议和ARP搭配使用，这个已经被淘汰了。具体见图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

#### 2.虚拟互连网络： ####

将网络连接起来需要一些中间设备：

*  1）物理层使用的中间设备是转发器
 *  2）数据链路层使用中间设备是网桥或桥接器
 *  3）网络层使用的中间层叫做路由器（由于历史原因，有时被称为网关，例如默认网关）
 *  4）在网络层以上的中间设备称为网关。用网关连接两个不兼容系统需要在高层进行协议转换。

#### 3.IP地址： ####

IP地址的编址方法分为三个阶段：分类的IP地址，子网的划分，构成超网。

##### 3.1 分类的IP地址 #####

IP地址 = 网络号 +主机号

> IP地址 总共是32位的,  
>    网络号：表示所连接的网络，这个是唯一的，这个由IP地址管理机构分配  
>   主机号：表示该主机或者路由器,这个由该单位自行分配

**IP地址主要划分**为如下几类：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
**IP地址的指派范围**：  
![在这里插入图片描述][20190115194629871.JPG]

**IP地址特点：**

*  1）每一个IP地址都是网络号和主机两部分组成，路由器仅仅对目的主机所连接的网络号来转发分组，减少路由表中的数量
 *  2）IP地址实际上标志一个主机（路由器）和一条链路的接口，路由器至少链接两个网络，所以路由器至少两个IP地址
 *  3）根据因特网的特点，一个网络指的是相同网络号net-id主机的集合，那么通过转发器和网桥连接器来的局域网仍然属于一个网络，因为这些局域网有相同的网络号。具有不同的网络号必须使用路由器来进行互联。
 *  4）在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的，就是指因特网同等对待每一个IP地址

**IP地址和硬件地址的区别：**

>  *    物理地址是数据链路层和物理层使用的地址；IP地址是网络层及以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。
>  *    在通信设备接受MAC帧时，是根据MAC帧首部中的硬件地址，在数据链路上是看不见隐藏在MAC帧中的数据中的IP地址，只有剥去MAC层的首部和尾部才能把MAC层的数据上交给网络层。网络层才能找到源IP地址和目的IP地址。如图：

![在这里插入图片描述][20190115194754292.JPG]

**例子**：从主机H1发送消息给主机H2从网络层和硬件层的角度看信息

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

如图所示在网络层和在数据链路层的地址转变；不同层次经过路由器的地址转换，硬件地址的源地址和目的地址都会改变，而IP的源地址和目的地址不会改变。  
![在这里插入图片描述][20190115195258465.JPG]

问题：主机怎么找到下一个节点的MAC地址？这里涉及到ARP地址解析协议

##### 3.2 地址解析协议ARP #####

通过IP地址找到相对应的硬件地址。实际网络的链路上传送数据帧都是通过网络的硬件地址传送的。

###### 3.2.1 ARP原理 ######

在主机的ARP高速缓存中存放了一个IP地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表是动态更新的。这个映射表包含本局域网中的主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射。

当主机刚开始运行时，ARP高速缓存还是空的，那么主机A需要发送消息给主机B：

*  步骤一：主机自动运行ARP进程以广播的形式在本局域网中发送给一个ARP请求分组。
 *  步骤二：本局域网的其他主机判断请求中的IP地址是否一直，是的话就接下，否则不理睬这个请求分组
 *  步骤三：收到的主机返回当前主机的MAC地址，然后主机A就在高速缓存中记录下主机B的IP地址和MAC的映射关系
 *  步骤四：ARP是解决本局域网中主机或者路由器的IP地址和硬件地址的映射关系。如果本局域网都没有能够返回消息的主机，说明本局域网中没有对应的MAC地址，这时候就传递给路由器进行分组转发广播，一层一层的往外转发，让收到的主机最终返回MAC地址。如图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

###### 3.2.2 IP转发分组流程 ######

可归纳出分组转发算法如下：

*  1 从数据报的首部提取目的主机的IP地址D, 得出目的网络地址为N。
 *  2 若N就是与此路由器直接相连的某个网络地址，则进行直接交付，不需要再经过其他的路由器，直接把数据报交付目的主机（这里包括把目的主机地址 D 转换为具体的硬件地址，把数据报封装为MAC帧，再发送此帧）；否则就是间接交付，执行(3)。
 *  3 若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。
 *  4 若路由表中有到达网络N的路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。
 *  5 若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。
 *  6 报告转发分组出错。

##### 3.3 划分子网 #####

上面的分类网络两级IP地址不够灵活，路由表也会很大，IP地址空间利用率低，所以发展处子网的概念，分为三级IP地址。

从二级IP地址转换为三级I地址： IP地址 = 网络号+子网号+主机号。

子网号是从主机号中分离出来的。划分子网对外表现还是一个网络，当数据报传送到路由器的时候，再根据目的地址转发给相应的子网。如图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

###### 3.3.1子网掩码 ######

解决IP数据报无法判断所连接的网络是否进行了子网划分，引入了子网掩码（subnet mask）  
子网掩码都是用连续的1，把收到的数据报的目的IP地址进行逻辑AND运算就能找出子网的网络地址。如图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
  通过子网掩码，可以很快的得出当前iP地址属于哪个子网，当然如果没有子网，也会给出默认的子网掩码，三类地址的默认子网掩码如图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

###### 3.3.2使用子网分组转发 ######

使用子网划分后，路由表必须包含以下三项内容：目的网络地址、子网掩码和下一跳地址。  
在划分子网的情况下，路由器转发分组的算法如下：

*  1)从收到的数据报的首部提取目的IP地址D。
 *  2)先判断是否为直接交付。对路由器直接相连的网络逐个进行检查：用各网络的子网掩码和 D 逐位相“与”（AND操作），看结果是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则把分组进行直接交付（当然还需要把 D 转换成物理地址，把数据报封装成帧发送出去），转发任务结束。否则就是间接交付，执行(3)。
 *  3若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。
 *  4)对路由表中的每一行（目的网络地址，子网掩码，下一跳地址），用其中的子网掩码和D逐位相“与”（AND操作），其结果为N。若N与该行的目的网络地址匹配，则把数据报传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。
 *  5)若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。
 *  6)报告转发分组出错。

举例：如图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDc5Mjg3OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

> 解析：主机H1向目的主机H2发送的分组的目的地址是H2的IP地址128.30.33.138。  
>   
>   
>   1）源主机H1首先要进行的操作是要判断：发送的这个分组，是在本子网上进行直接交付还是要通过本子网上的路由器进行间接交付？  
>   
>   2）源主机H1把本子网的“子网掩码255.255.255.128”与目的主机H2的“IP地址128.30.33.138”逐位相“与”（即逐位进行AND操作），得出128.30.33.128，它不等于H1的网络地址（128.30.33.0）。这说明H2与H1不在同一个子网上。因此H1不能把分组直接交付H2，而必须交给子网上的默认路由器R1，由R1来转发。  
>   
>   3）路由器R1在收到一个分组后，就在其路由表中逐行寻找有无匹配的网络地址。  
>   
>   4）先看R1路由表中的第一行。用这一行的“子网掩码255.255.255.128”和收到的分组的“目的地址128.30.33.138”逐位相“与”（即逐位进行AND操作），得出128.30.33.128。然后和这一行给出的目的网络地址128.30.33.0进行比较。但比较的结果是不一致（即不匹配）。  
>   
>   5）用同样方法继续往下找第二行。用第二行的“子网掩码255.255.255.128”和该分组的“目的地址128.30.33.138”逐位相“与”（即逐位进行AND操作），结果也是128.30.33.128。但这个结果和第二行的目的网络地址128.30.33.128相匹配，说明这个网络（子网2）就是收到的分组所要寻找的目的网络。于是不需要再继续查找下去。R1把分组从接口1直接交付主机H2（它们都在一个子网上）。

##### 3.4 无分类编制CIDR-构成超网 #####

###### 3.4.1.网络前缀 ######

CIDR在一定程度上解决了路由表项目过多过大的问题。CIDR之所以称为无分类编址，就是因为CIDR完全放弃了之前的分类IP地址表示法，它真正消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念，它使用如下的IP地址表示法：

IP地址 ::= \{<网络前缀>， <主机号>\} / 网络前缀所占位数    例如206.0.70.128/26

CIDR仅将IP地址划分为网络前缀和主机号两个部分，可以说又回到了二级IP地址的表示，不过大家要注意，最后面用“/”斜线分隔，在其后写上了网络前缀所占的位数，这样就不需要告知路由器地址掩码，仅需要通过网络前缀所占的位数就可以得到地址掩码，为了统一，CIDR中的地址掩码依然称为子网掩码。

###### 3.4.2 路由聚合 ######

一个CIDR地址块中有许多地址，所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址聚合称为路由聚合。它使得路由表中的一个项目可以表示传统分类地址的很多个路由，路由聚合也称为构成超网。

###### 3.4.3 最长前缀匹配 ######

现在路由表中的每个项目中由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。但是查找的时候，可能会出现多个匹配项，此时，应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。因为网络地址越长，匹配到的网络地址更具体

###### 3.4.4 使用二叉线索查找路由表 ######

使用二叉线索查找，就是将路由表中的每一个项目组织成二叉树中的一个路径（从根节点到叶节点是一个网络前缀（的唯一前缀），这里使用唯一前缀来表示每一个网络前缀，有利于减小二叉树的深度），可见这棵树的深度最多为32层（多数情况不到32层），每一层对应于IP地址的一位。另外每一颗二叉线索树的叶节点中都保存有对应的网络前缀和子网掩码。

##### 3.5 网际控制报文协议ICMP #####

ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供异常情况的报告,参考：  
[https://blog.csdn.net/jxch\_\_\_\_/article/details/78876995][https_blog.csdn.net_jxch_article_details_78876995]

应用：

*  1)ping
 *  2)Traceroute ,windows命令是tracert；  
      Traceroute从源主机向目的主机发送一连串的IP数据报，数据报中封装的是无法交付的UDP用户数据报 。第一个数据报P1的生存时间TTL设置为1。当P1到达路径上的第一个路由器R1时，路由器R1先收下它，接着把TTL的值减1。由于TTL等于零了，R1就把P1丢弃了，并向源主机发送一个ICMP时间超过差错报告报文。  
      源主机接着发送第二个数据报P2，并把TTL设置为2。P2先到达路由器R1，R1收下后把TTL减1再转发给路由器R2。R2收到P2时TTL为1，但减1后TTL变为零了。R2就丢弃P2，并向源主机发送一个ICMP 时间超过差错报告报文。这样一直继续下去。当最后一个数据报刚刚到达目的主机时，数据报的TTL是1。主机不转发数据报，也不把TTL值减1。但因IP数据报中封装的是无法交付的运输层的UDP用户数据报，因此目的主机要向源主机发送ICMP终点不可达差错报告报文（见下一章的5.2.2节）。  
      这样，源主机达到了自己的目的，因为这些路由器和最后目的主机发来的ICMP报文正好给出了源主机想知道的路由信息——到达目的主机所经过的路由器的IP地址，以及到达其中的每一个路由器的往返时间

更好的理解这些可以参考：[http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet\_protocol\_suite\_part\_i.html][http_www.ruanyifeng.com_blog_2012_05_internet_protocol_suite_part_i.html]  
[http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/06/internet\_protocol\_suite\_part\_ii.html][http_www.ruanyifeng.com_blog_2012_06_internet_protocol_suite_part_ii.html]

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