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408 计算机网络 知识点记忆（6）

news 来源：原创 2025/9/18 7:37:14

前言

本文基于王道考研课程与湖科大计算机网络课程教学内容，系统梳理核心知识记忆点和框架，既为个人复习沉淀思考，亦希望能与同行者互助共进。（PS：后续将持续迭代优化细节）

往期内容

408 计算机网络 知识点记忆（1）

408 计算机网络 知识点记忆（2）

408 计算机网络 知识点记忆（3）

408 计算机网络 知识点记忆（4）

408 计算机网络 知识点记忆（5）

核心知识记忆点

物理层中继系统： 转发器 集线器
数据链路层中继系统： 网桥 交换机
网络层中继系统：路由器
网络层以上：网关

路由选择处理机 根据 路由选择协议 构建 转发表 进而进一步路由转发

面向连接的虚电路服务 （ 呼叫请求 呼叫应答）区别于电路交换的电话通信（物理上实际连接） “虚”：这条电路不是专用的

数据报 无连接

路由器功能：转发+路由选择
路由器之间传送的消息：主机间的分组+路由信息

SDN核心思想：把网络控制、数据层面分离 让控制层面利用软件控制数据层面设备

beforeafter SDN
路由算法控制层面逻辑上集中的远程控制器路由选择 负载均衡 接入控制etc
↓控制↓        ↓北向API
路由表控制↓        ↓SDN控制器（网络操作系统）
↓Openflow协议↓        ↓
转发表数据层面转发表   转发表南向API 分组交换机

远程控制器（物理上可由不同地点的多个服务器组成）：掌握网络状态 计算最佳路由 生成转发表 （直接访问控制物理设备）

流表（取代转发表，流是分组序列，共享分组首部某些字段）：”匹配“+”动作“
SDN广义转发：
”匹配“ 对网络体系各层首部字段匹配，
”动作” 转发分组 负载均衡 重写IP首部（类似NAT） 阻挡或丢弃一些分组（类似防火墙）

SDN四个关键特征：
1 基于流的转发
2 数据层面与控制层面分离
3 位于数据层面分组交换机之外的网络控制功能
4 可编程的网络

IPV4分组 首部前一部分长度固定20B

0     4     8       16    19   24
版本   首部长度  区分服务   总长度
标识                标志   片偏移
生存时间 协议           首部检验和
源地址
目的地址
可变部分（40） 可选字段（长度可变） 填充（全0）

数据载荷长度=总长度-首部长度*4

以太网MTU=1500B
广域网MTU=576B

      0 1 2 3   8  16  24  32
A类 1-126   0 网络号   主机号
B类 128-191 1 0 网络号    主机号
C类 192-223 1 1 0 网络号       主机号
D类 224-239 1 1 1 0 多播地址
E类 240-255 1 1 1 1 保留今后使用

主机号全0表示本网络
主机号全1表示广播地址 /直接广播地址
127.x.x.x 环回测试
0.0.0.0 表示本网络上本主机（eg DHCP）
255.255.255.255 受限广播地址 只在本网络上广播

IP地址需求：主机地址+路由器接口地址+网络地址+广播地址

网络地址转换NAT
私有IP地址块 专用地址
10.0.0.0-10.255.255.255 相当于一个A类网络
172.16.0.0-172.31.255.255 相当于16个B类网络
192.168.0.0-192.168.255.255 相当于256个C类网络

NAT转换表 {本地IP地址：端口}----{全球IP地址：端口}

划分子网与路由聚合 网络号 子网号 主机号
子网掩码 判定目的主机是否也在子网中
默认网关 指定的路由器转发
默认子网掩码 为划分子网下使用的子网掩码（A、B、C、D类网络）
默认路由

无分类编址 CIDR 网络前缀 主机号 斜线记法（CIDR记法）

路由聚合（构造超网） 最长前缀匹配（最佳匹配） 共同前缀
CIDR查找路由表存在在一种层次性的数据结构（通常采用二叉线索），自上而下按层次查找

IP首部数据报中的目的IP地址：若找到匹配的路由条目，则按指示转发，否则丢弃 并向源主机报告差错

结语

网络层作为互联网的“导航中枢”，以路由与转发的精密协作，架起了全球互联的智能桥梁。从物理层的集线器到网络层的路由器，从传统转发表的静态规则到SDN的流表可编程，技术的每一次跃迁都在重塑数据的航向。IPv4分组的严谨结构、子网掩码的灵活划分、CIDR的高效聚合，无不彰显着“有限地址资源，无限连接可能”的设计智慧；而NAT的地址转换艺术、路由聚合的最长前缀匹配，则是应对规模扩张与资源枯竭的经典答案。

在虚电路与数据报的路径抉择中，我们领悟到“连接”与“自由”的辩证统一；在SDN控制面与数据面的分离中，我们窥见了软件定义未来的无限潜能。无论是传统路由器的逐跳决策，还是SDN控制器的全局调度，目标始终如一：让每个分组以最优路径抵达终点，让网络资源在动态负载中保持平衡。

参考资料

1.王道考研课程
2.湖科大计算机网络课程

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