CIDR（无类域间路由，Classless InterDomain Routing）

消除传统A类、B类等地址界限

NetId+SubID -> Network Prefix 可以任意长度

融合子网地址与子网掩码

a.b.c.d/x，其中x为前缀长度

好处：

  • 提高地址空间分配效率
  • 提高路由效率，将很多子网聚合成一个较大的子网，构造超网（前缀长度小于原规定的网络号），路由聚合

如果出现子网不连续分配，导致超网出现不合法的域，路由器应该把超网和不属于的子网都记录到路由表中，实际工作时匹配长的（地址更具体的）

DHCP协议

获得IP地址的方法：

  • 硬编码，静态配置
  • 动态配置，DHCP协议，Dynamic Host Configuration Protocol，从服务器动态获取IP地址、子网掩码、默认网关地址、DNS服务器，DHCP协议允许地址重用，支持移动用户加入网络

主机广播DHCP discover报文

DHCP服务器用DHCP offer报文响应

主机用DHCP request报文请求IP地址

DHCP服务器用DHCP ack确认分配IP地址

DHCP协议在应用层实现，请求报文封装到UDP数据段中

NAT（网络地址转换）

本地网络中使用私有地址的主机向公网通信时，需要进行地址替换

动机：

  • 一个网络只能从ISP申请一个地址
  • 本地网络设备IP地址的变更不需要通告外界网络
  • 变更ISP时，无需修改内部网络设备IP地址
  • 内部网络设备对外界网络不可见，无法直接寻址，提高安全性

实现：

  • 替换。替换源IP地址和源端口号
  • 记录。记录替换关系

使用16bit的端口号字段，可以同时支持65536个并行连接

主要争议：

  • 路由器应该只处理第三层功能（端口号为传输层段的内容，路由器对其进行了修改）
  • 违背端到端原则，如P2P应用必须考虑NAT的存在

ICMP协议（互联网报文控制）

功能：

  • 差错报告
  • 网络探寻

两类ICMP报文：

  • 差错报告报文：目的不可达、源抑制（拥塞控制，希望源主机降低速度）、超时（TTL超时）、参数问题、重定向
  • 网络探寻：回声请求与应答报文（探测网络是否可达，ping）、时间戳请求与应答报文

不发生ICMP差错报告报文的特殊情况：

  • ICMP差错报文发生错误
  • IP数据报分片时只发送第一个片
  • 多播IP数据报
  • 特殊地址（127.0.0.0 或 0.0.0.0）

ICMP报文封装到IP数据报中传输

IPv6

动机：

  • IPv4地址空间分配殆尽
  • 改进首部格式

数据报格式：

  • 固定长度40字节的基本首部，可以有多个扩展首部（扩展首部和数据统称载荷）
  • 不允许分片

版本：兼容IPv4

流标签：标识数据报流

载荷长度：扩展首部加数据

下一个首部：指向下一个扩展首部或上一层协议的首部（如TCP首部）

跳步限制：TTL

源地址、目的地址：128位

改变：

  • 校验和移除，减少每跳处理时间
  • 允许选项，但从基本首部移除
  • 新版ICMP协议，增加报文类型，如分组过大（不支持分片），多播组管理功能

地址表现形式：

按16比特分割，用冒号分开，16进制表示，连续的0用连续两个冒号压缩

基本地址类型：

  • 单播
  • 多播，广播被定义为特殊的多播
  • 任意播，一对一组中之一

v4向v6过渡：

隧道：v6数据报作为v4的载荷