本节核心：

网络控制就是避免或者解决网络遇到的问题，网络控制主要包括超时控制、差错恢复、状态报告、拥塞检测与控制

一、IP地址分配的剩余问题

二、隧道技术

三、分组传送

四、网络控制

一、IP地址分配的剩余问题


1、如何获得IP地址

  • 静态地址：用于服务器及固定的主机，但是可能存在以下的问题
  • 如何保证唯一：网络管理员分配，人工配置
  • 如何方便配置及使用：IP，掩码，缺省路由器
  • 存在地址资源不足的问题
  • 存在冒用IP地址的问题
  • 动态地址：主机使用IP地址之前先进行申请，具体的协议：DHCP(动态主机配置协议），DHCP允许计算机加入新的网络并且自动获得IP地址，具体的过程为
  • 主机启动想DHCP服务器广播报文DHCP DISCOVER，源地址为0.0.0.0，代表主机
  • DHCP服务器一DHCP OFFER响应这个报文
  • DHCP服务器在其数据库中查找该计算机的配置信息。如果找到则返回信息（因为之前可能申请过，其会保留一段时间）；若找不到，则从IP地址 缓存中找一个IP地址分配给该计算机
  • 同时主机也要进行响应，告诉DHCP服务器自己接受其分配的这个IP地址
  • 主机使用DHCP服务器配置的IP地址是有租用期的，当超过租用期的时候就要进行续租
  • DHCP服务器包括：
  • 地址池开始和结束地址：设定地址池的范围
  • 地址租期：分配给客户端的IP地址的有效使用时间
  • 网关：路由器的IP地址
  • DNS服务器（域名服务器）：ISP提供的DNS服务器的地址，DNS进行域名与阈值相应的IP地址转换的服务器；INTERNET上的某一台计算机或计算机组的名称，用于数据传输时 表示计算机的电子方位，其用来指明组织的类型或该与所在的国家和地区

2、专用地址与虚拟专网VPN

  • 全球地址：唯一的IP地址，需要向ICANN申请
  • 专用地址：无需申请，只能用于内部通信，如果目的地址是专用地址，那么路由器就不会进行转发
  • 专用地址有（网络号是固定的，主机号就是从全0到全1，所以在正常的分类地址的时候主机地址全0和全1都不使用)：
  1. A类：10.0.0.0到10.255.255.255（2^24)
  2. B类：172.16.0.0到172.31.255.255(2^20)
  3. c类：192.168.0.0到192.168.255.255（2^16)

3、当目的地址是专用地址的时候路由器不会进行转发，那么使用专用地址的时候要怎样与其他的主机进行通信

  • 在专用网络内部，使用专用网络路由器进行转发
  • 与外网进行通信，使用NAT路由器与互联网互联，NAT路由器
  • NAT路由器：安装NAT软件并且至少有一个全球地址IP(G)
  • 专用网络经过NAT路由器之后，将专用地址转换成全球地址
  • 转换的过程：
  1. 主机X用专用地址IPX与主机Y通信，其数据报经过NAT路由器
  2. NAT路由器将源地址IPX转换成IPG（利用IPX及TCP端口号得到NAT表的索引值N，允许多个IPX共用一个IPG），但目的地址IPY保持不变 ，N成为新的端口号，重新计算IP头即TCP头的检验和，然后发送
  3. NAT路由器收到主机Y返回的数据报时，其源地址是IPY而目的地址是IPG
  4. NAT路由器将目的地址IPG转换为IPX（TCP端口号查表，得到原IPX及TCP端口号——，转发给内部主机X
  5. NAT处理记录原来的IPX之外，还要记录TCP端口号，因为多个IPX可能共享同一个IPG

3、如何解决IP地址紧张的问题

  1. 动态分配，例如DHCP
  2. 专用地址，重复使用，也就是NAT将一个专用地址转换为一个全球地址，实现多个专用地址共享一个全球地址，缓解了IP地址资源紧张的问题

二、隧道技术


1、隧道技术： 就是IP in IP，从路由器发出的时候封装，接收到的时候提取出来，而在传输过程中的中间路由器并不在意封装的分组是什么


2、隧道技术的应用

  • 虚拟专用网
  • 移动IP
  • 组播网络的互联
  • IPV4,IPV6的互联

三、分组传送

各链路的帧的长度不同，如何确定IP分组的长度

1、分组分段的方法

  • 透明分段：路由器分段并且重组，路由器的开销很大
  • 非透明分段：路由器对传输超过MTU的分组分段，目的主机负责重组；增加了传输的分组（因为只要超过MTU就进行分段，没有重组的过程），需要更多的传输时间
  • 避免分段：需要发现路径上的MTU，所以有回跳随着跳数的增加；尝试的次数也增加

2、IP数据报分片：采用非透明传输，就是超过就分片，到目的主机负责组装；片偏移（给出某片在相对于原数据的位置）是以8个字节为单位的

四、网络控制


1、拥塞： 因网络过载而导致性能严重下降


2、拥塞的现象

  • 信道的利用率
  • 缓存队列的长度
  • 分组丢失率

3、准入控制：适于面向连接的网络


4、流量控制：

  • 向源主机发送抑制报文
  • 显示拥塞通知（TCP中）
  • 逐跳后压
  • 随机早期简则（RED)

5、ICMP： 互联网报文控制协议，ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供异常报告；ICMP报文作为IP层数据报的数据，加上数据报的首部，组成IP分组发送，ICMP报文 分为差错报告报文和询问报文


6、网络控制算法

  1. 路由算法：根据业务服务质量的需求选择路由
  2. 资源分配：在路由器上预留资源
  3. 接入控制：接收或拒绝接入业务流
  4. 流量管理：监控及管理流量
  5. 分组调度：为发送的分组设置时间节点