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一、 CIDR与路由聚合

在有类地址的分配和使用过程中存在问题，分配效率低，造成地址浪费，路由过程效率低。所以提出新的技术CIDR

1.1 CIDR

Prefix前缀

超网：将两个小的子网构成在一起

路由聚合：在路由的转发表中面向更大的子网，记录它的转发信息，而不是对应的小子网。

1.2 路由聚合

二、如何获得IP地址

子网掩码：根据你配置该主机所在子网的规模确定。
默认网关：子网内的IP离开该子网，离开该子网送到那个接口进行转发

地址重用：当客户从DHCP服务器获得某个IP后，不使用后，DHCP服务器回收该IP，并且可以给其它客户使用该IP

三、动态主机配置协议DHCP

客户主机运行的DHCP客户端通过DHCP协议与DHCP服务器进行通信，进行报文交换，完成地址申请和分配
DHCP discover 接入网络的DHCP客户主机，首先在子网发送广播，谁能提供DHCP服务。（因为客户端不知道DHCP是否存在以及IP地址）
DHCP offer 当存在DHCP服务器，服务器通过广播的方式通告客户，我可以提供DHCP服务
DHCP request 作为一个主机明确期望从某个DHCP服务器申请租用IP地址时候，便会发送DHCP请求报文
DHCP ack作为一个服务器同意并且能分配IP时候回发送DHCP 确认报文，分配一个IP地址，同时指定该IP地址的租用期。

3.1 DHCP工作过程示列

DHCP discover
DHCP服务器，服务器端口号67，DHCP的实现是通过应用进程按照客户服务器方式实现（典型C-S方式）
src:0.0.0.0（表示本机IP）端口号68
协议规范的服务器67，客户端68，客户服务器应用进程方式实现的DHCP协议
dest:255.255.255.255受限广播地址
yiaddr:ip地址的缩写
transaction ID:事物ID
DHCP offer
yiaddr:223.1.2.4 DHCP服务器可以给客户端分配的IP地址
DHCP request
dest:255.255.255.255,67
一个网络中可能存在多个DHCP服务器，通过广播告诉其它的服务器，我已经确定从某个服务器哪里获取IP地址，其它服务器便快速收回预分配给该客户机的IP

其它主机没有DHCP协议收到该消息不做任何响应

作为客户还原回DHCP便得到了IP地址网关IP租用时间等待

四、网络地址转换（NAT）

内部网络全部是私有地址，通向外网用一个公有IP便行。

变更ISP，如联通变成电信，无需更改内部网络设备IP地址

P2P端到端，其中一端为私有，一端公共如何连接？彼此看不到（IP地址）

五、NAT穿透问题（解决P2P的问题）

1.静态配置：
手工配置NAT转换表，让NAT外部公共IP地址和端口映射内部IP地址和端口，当外部访问公共IP地址和端口时候就转发到内部对应的服务器和端口

内部服务器自动学习到NAT服务器，获得NAT拥有的公共IP地址，通过该协议，完成NAT转发表添删公共端口和私有端口映射关系。
外部访问，访问的是外部IP和端口，外部IP和端口将数据转发给内部的端口和IP。

六、互联网控制报文协议（ICMP协议）

源抑制：当路由存储满了，再来数据便会丢弃，ICMP给源主机说发送速率降低。目前Internet不用这种方法去控制拥塞控制。

TTL（超时超期）：定义了数据报可以经过路由器最大数量，经过一个减一，减到0，路由器丢弃，并且发送ICMP给源主机

参数：当路由器转发IP数据报头部某些域或字段有问题，丢弃，并且发送ICMP播报。

重定向：当路由器收到IP数据报，该IP数据报到达的目的网络，不应该由该路由器转发发送，应该由该网络另一个默认网关路由器转发，会给源主机发送ICMP重定向数据报，告诉源主机该到达该目的IP数据报重新定向另一个网关

回声请求和回声应答：当主机探测一个网络到目的主机的网络是否可达，通过发送回声请求报文，收到回声应答，网络可达。

时间戳的请求与应答报文：通过发送时间戳的请求，对方发送时间戳的响应，获取时间戳

6.1 ICMP报文

比如TTL=0时候，路由器向源主机发送ICMP报文110
33目的网络没有该进程通过该端口号接受数据

七、例外情况

ICMP要封装在IP数据报上面进行传输，作为IP数据传输过程中出差错，会向源主机发送ICMP差错报文，该差错报文会封装在另一个IP数据报中，如果这个数据报出差错了，就不在发送ICMP差错报文了。
127.0.0.0（环回地址） 0.0.0.0（本网内的本机地址）

路由器询问和通告报文：现在通过DHCP或者手工配置来完成该功能

八、 ICMP报文的格式

ICMP类型有些32位全为0

8.1 ICMP差错报告报文数据封装（典型ICMP报文）

对于UDP数据报（段）：前8个字节是完整的UDP头，事实ICMP就会把IP头和UDP头封装在ICMP差错报文中（源和目的端口和ip都知道）

对于TCP：前8位字节不是TCP头，TCP段头20字节，是源端口号和目的端口号。

8.2 ICMP应用举例：Traceroute

Traceroute工具：网络路径跟踪，从源主机从发，到目的主机，经过哪些路由器。
一般默认目的端口号大于3w过大的端口号
RTT记录路由器往返时间
Traceroute协议，一组发3个去探测。

探测过程中，由于互联网的数据报的特性，在Internet走的路径可能不一样，短时期探测中，走的路径不会变，因为路由表的更新没那么快

九、IPv6简介

9.1 IPv6动机

Qos:支持不同区分服务的质量
路由不支持IP数据报分片了，源主机来分片，目的主机组装
选项首部路由器不需要处理，路由器只处理40字节的基本头，所以IPV6可以快速IPV6数据报处理转发，提高数据传输速度

9.2 IPv6数据报格式

流：从一个特定的主机到达特定目的一系列数据报

流标签：希望IPV6能根据不同的流标签提供不同的服务

载荷长度：扩展首部和数据

下一个首部：如果没有选项首部直接就是上层协议首部TCP/UDP 最后一个下一个首部指向也是上层协议首部TCP/UDP

跳步限制：和IPV4 TTL一致

9.3 其他改变vsIPv4

9.4 IPv6地址表示形式

128 bit的IP地址按照16bit划分八组
IPV6改用:号分割的八组16bit转换成16进制数
压缩冒号只能使用一次::
兼容ipv4的地址，把前80个Bit固定为0，剩下16bit全为1，剩余32Bit写成ipv4的点分十进制方式。

9.5 IPv6基本地址类型

没有广播，广播称为特殊的多播地址
第一类：可以在IPV6数据报源地址/目的地址，作为目的地址，向IPV6地址发送IP数据报，会被目的地址标识的网络接口唯一接口接受。
第二类：只能作为IPV6数据报的目的地址（类似广播）
第三类：只能作为目的地址

9.6 IPv4向IPv6过渡

9.7 隧道（tunneling）

在边缘IPV6路由器上（有双协议）进行封装和卸载

十、例题一

10.1 第一问

该IP为C类地址，并且要划分两个120，C类分配IP 256-2=254个，所以子网掩码取前8位bit的最高位（0/1）
子网掩码：网络号和掩码号都取1
子网掩码最高位取0为第一个IP，取1为第二个IP

第一个IP,从0-127，去掉0（子网地址）和127（网络地址）可分配IP:128-2=126，1-126 分给局域网1/2
第二个IP,从128-255，去掉128（子网地址）和255（广播地址）可分配IP：128-2=126，129-254 分给局域网2/1

10.2 第二问

R1直连局域网1，所以没有跳
通过R1后无需再通过另一个路由器转发到局域网1
域名服务器，可以看成特殊的网络前32位bit全为1，因为他一个代表一个子网（子网只有一个IP）
路由表看见子网掩码为255.255.255.255，则为特定主机路由，IP指定特定主机。
缺什么路由（默认路由）
当一个路由表，其他路由表项都匹配不成功。网络前缀一个都匹配不成功
子网掩码：一个BIT匹配都不成功，相当于0个网络前缀。32全为主机号则0.0.0.0

10.3 第三问

在路由表中，能聚合一个网络的路由聚集在一起，使得路由表简短，路由更加高效。
能聚合的网络，多个子网地址连续相对连续，可以用较大网络描述，下一跳接口相同。