网络层(二)
看清 IP 编址、子网切分、路由选路与 SDN 的原理与边界
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网络层(二)
看清 IP 编址、子网切分、路由选路与 SDN 的原理与边界
路由信息协议RIP
上页讲到路由器靠路由表转发,但表里的路径从哪来?小网络里,路由器之间互相"闲聊"——每30秒把自己知道的全部路径告诉邻居,几次下来全网就拼出大致地图。这就是RIP。
邮差只问邻居"去X多久",没人拿全图;反复互问才拼出大致路径——"局部最优"≠"全局最优"
RIP为什么衰落?
上一页我们认识了RIP:靠'跳数'做度量、最多15跳、距离矢量算法。但网络规模越来越大,RIP开始力不从心——它到底哪里撑不住了?
只数路口不知哪条路快;超15个路口就放弃;朋友搬了家你好久才听说
链路状态路由选择LS
上一页 RIP 暴露了『只信邻居』的代价——计数到无穷、收敛慢。链路状态路由换思路:让每个节点自己拿到整张网络地图,再各自跑最短路算法。复杂度上去了,但换来确定性与快速收敛。
每台路由器提供自己那一块,全网拼出同一张地图,再各自用GPS规划最优路线
单区域OSPF
上回我们聊过链路状态路由的核心思想——每个节点都掌握全网拓扑,再各自算出最短路。这一页看这种思想最经典的落地:单区域 OSPF,企业网里出场率最高的一种配置。
每人只贡献自己那一段,汇总成完整路网图,再各自算最短路线
无类域间路由 CIDR
前面几页都在讲路由算法怎么算路径,但路径算得再好,前提也是 IP 地址已经分好。地址本身怎么分才能既不浪费、又便于骨干网聚合?CIDR 给出了答案——彻底抛弃 A/B/C 的硬边界。
老邮编按省市僵化划分;新邮编可跨区合并投递,相邻前缀合并为同一条路由
网络地址翻译 NAT
你家路由器背后连着手机、电脑、电视、智能音箱……几十台设备,对外却只占一个公网 IP。这件事的幕后功臣就是 NAT——一种让私网主机共用公网身份的网络层机制。
整个公司共用一个门牌号,前台靠「员工姓名+工位号」区分每件快递真正收件人
互联网控制消息协议 ICMP
上一页用 NAT 让私网共用一个公网 IP。但配置再正确,数据包也可能『走丢』——主机不在线、TTL 归零、端口无人监听。网络怎么告诉源端『为什么失败』?这就轮到 ICMP。
快递员写明『地址错/拒收』退回;IP 包到不了时,沿途设备生成 ICMP 说明原因送回源端
地址解析协议 ARP
上一节讲到 ICMP 能报错,但 IP 包要真正送达还得过链路层这一关——而链路层只认 MAC 不认 IP。这中间的'翻译官'就是 ARP。
你只知道名字(IP),不知道座位号(MAC);老师喊'谁是谁?举手'——所有人听到,只有本人答
拥塞控制
想象这个画面:四条千兆专线同时向一条百兆出口灌数据,每秒涌入上万个分组,路由器的缓冲区瞬间撑爆——这就是拥塞。
多车道并入少车道→车流堆积→加塞变道越发拥堵,对应丢包引发重传
流量整形
上一页我们讲了拥塞控制——网络堵了再想办法疏导。但更优雅的思路是出门前就控制好速率,让数据流像被整过形一样平滑送入网络。这正是流量整形的出发点。
上游来水时大时小(突发流量),下游按固定流量放水整形;桶里多余的暂存,对应缓存队列
本节要点
串联本节知识点,给出记忆锚点与易错提醒
课后思考
先合上书,试着把答案写下来;再点开参考答案对照思路——重点不是结论对不对,而是你的思考路径到哪一步。
参考答案协议本质占主导。距离向量的"计数到无穷"问题需要靠上限截断来兜底;OSPF是链路状态,没有这个病——但代价是每个节点都要维护全网拓扑。
参考答案向外时靠传输层端口号做SNAT多路复用;向内提供Web服务则需静态端口映射(端口转发),把外网对固定端口的访问转给内网特定主机。
参考答案内存(拓扑库大小)、CPU(每次变化重算SPF)、带宽(LSA泛洪)三个维度同时承压。所以OSPF才引入分层(区域),把"全网"缩到"区域内"。