Chapter4 网络层（二）

网际控制报文协议ICMP

为了提高IP数据报交付成功的机会，使用了网际控制报文协议ICMP
ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告
ICMP是IP层的协议。

ICMP报文作为IP数据报的数据，加上数据报的首部，组成IP数据报发送出去。 icmp格式.PNG
报文有两种 1.ICMP差错报告报文 2.询问报文

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路由选择协议

1. 路由信息交换
2. 调整转发表

静态路由选择：非自适应性路由选择，简单开销小，不能及时适应网络状态的变换。
动态路由选择：自适应性路由选择，能较好地适应网络状态的变化，但实现较复杂，开销较大。

内部网关协议（IGP）：RIP,OSPF
外部网关协议（EGP）：BGP-4

自治系统之间的路由选择叫做域间路由选择，在自治系统内部的路由选择叫做域内路由选择。

RIP

是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。
要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。

距离也就是跳数。是最短的距离。从一个路由器到直接连接的网络的距离定位为1。
一个好的路由就是它通过的路由器的数目少，距离短。
RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。
距离的最大值为16时即相当于不可达。（故RIP仅适用于小型物联网）
RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP选择一个具有最少路由器的路由，哪怕还存在另一条高速（低时延）但路由器较多的路由。

三个要点

• 仅和相邻路由器交换信息
• 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。
• 按固定的间隔时间间隔交换路由信息。

路由表的建立

1. 路由器在刚刚开始工作时，只知道与直接连接的网络的距离（值为1）。
2. 以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。
3. 经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。
4. 收敛过程较快，在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息。 RIP.PNG

优缺点
优点：实现简单，开销较小。
缺点：当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将信息传送到所有路由器。限制了网络的规模（最大距离为15），路由表之间交换的路由信息是路由器中完整路由表，因而随网络规模的增大，开销也增加。
好消息传得快，坏消息传得慢！

OSPF

向本自治系统中所有路由器发送信息，使用洪泛法
发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态。
链路状态：说明本路由器和哪些路由器相邻，以及该路由器的度量
只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

更新过程收敛得快

划分区域.PNG

适用于大型网络，各个路由器了解网络全局状况，交换信息减少，无“坏消息传得慢”，可实现多路径间的负载平衡，可对不同服务类型设置不同的代价度量值。

BGP（外部网关协议）

强调AS之间的路由管理
BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。

BGP发言人

每一个自治系统的管理员至少选择一个路由器作为该自治系统的发言人。两个发言人都通过一个共享网络连接在一起。

BGP交换路由信息

1. 两个发言人之间要交换路由信息，就要先建立TCP连接。然后在连接上交换BGP报文以建立BGP会话。
2. 使用TCP能够提供可靠的服务，简化了路由选择协议。

3. 这样的两个BGP发言人，彼此成为对方的邻站或对等站。

   
   BGP.PNG

交换路由信息的结点数量级是自治系统数的量级，比自治系统中的网络数少很多。
每一个自治系统中BGP发言人的数目少，使得路由选择不致过分复杂。
支持CIDR
在BGP刚刚运行时，BGP的邻站是交换整个的BGP路由表，之后只需要在发生变化时更新有变化的部分。

BGP报文.PNG

使用4种报文 打开，更新，保活，通知报文

三个协议的比较 比较.PNG

路由器

路由器是一种有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机。
作用：进行转发分组。（将路由器某个输入端口收到的分组，按照分组要去的目的地，把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳路由器）
工作在网络层，数据链路层和物理层

分组丢弃

分组在路由器的输入和输出端口都可能在队列中排队等候处理。
路由器的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的主要原因。