[计算机网络笔记]第四部分——网络层 DHCP/NAT等协议概述

网络层的其他协议：
一、DHCP（动态主机配置协议）：一个即插即用的协议，可以让客户端通过与服务器通信，动态获得到IP地址。DHCP是运行在UDP协议之上的额，通过传输层协议来实现了网络层的功能。
步骤：

DHCP客户端广播发送DHCP发现请求

DHCP服务器接收到请求报文，广播发送DHCP服务器提供报文，其中包括了可用的IP地址列表、掩码以及可以使用的时间（租期）

DHCP客户端接收到提供报文，从其中选择一个IP地址使用，并且定向发送DHCP请求确认报文确认

DHCP服务器接收到请求确认报文，并发送DHCP的ACK报文确认。至此，DHCP客户端动态地获得了一个IP地址
 
二、NAT（网络地址转换）：NAT路由器本身的一个IP，通过不同端口与本身身后的子网主机地址形成映射，进而子网多个主机可以通过以NAT路由器的一个IP地址访问外网
这要求NAT路由器要维护一个NAT转发表，记录端口到地址的映射关系

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NAT缺点：

加重了路由器的负担

对P2P协议有阻碍作用，P2P协议不能感知到NAT路由器后面子网的主机

模糊了端口的作用，本来端口是为了表示进程而存在的，NAT中一个端口可以表示一个主机了

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NAT优点：

扩展了IP地址，应该说IPv4到现在地址资源还没有枯竭，NAT给它续命是一个重要的原因
 
三、UPnP协议：之前提到NAT对P2P协议有阻碍作用，UPnP就是对它的一个解决方式，通过中间路由器等措施，UPnP使得NAT子网的主机可以被P2P协议感知，使用
 
四、ICMP（互联网控制报文协议）：运行在网络层之上（也就是和TCP、UDP是一个层次的协议），用于感知网络的运行状况的协议，比如我们通常使用的ping命令，底层就是使用的ICMP报文
五、IPv6协议：IPv4协议的升级版，其实在它们之间还有IPv5协议，但是夭折了。
因为IPv4协议的地址只有32位，表示范围有限，目前已经要被用光了，所以有必要开发一个新的协议来扩展IPv4的功能。（这一点在后发展起来的国家尤其重要，以前的发达国家，比如欧洲和美国，因为网络兴起得早，占用了很多IP地址，能留给后发展国家的IP资源就少，可能后来一个国家的IP地址资源不如一个欧洲大学拥有的IP地址资源（夸张的说法），所以在后发展起来的国家，比如中国，就迫切想推进IPv6的发展，而欧洲和美国则并不感冒）。
IPv6相较IPv4的特点：

地址长度更长：IPv6地址长度有128位，比喻的话，它的表示范围达到可以表示地球上的每一粒沙子，所以IPv6地址表示的方法和IPv4并不相同，是使用冒号分十六进制表示的，写成8组，每组4个十六进制数，同时，多个0在一起可以简化掉

IPv6报文首部变化大：IPv6的报文首部是固定长度的40个字节，可选字段都移到数据部分了，而且因为IPv6源地址、目标地址就有32个字节，可以说IPv6的首部真的少

IPv6不允许分片：IPv4的一个特色：分片在IPv6中不允许使用了，如果遇到报文过大的情况，IPv6只会失败
IPv4如何向IPv6迁移：

对于路由器使用双栈：既能处理IPv4报文，又能处理IPv6报文，但这对于机器的功能提出了新的要求，更换设备不是谁都想的

隧道技术：在不支持IPv6的网络链路上，使用IPv4的报文将IPv6的报文再次封装起来，然后在支持IPv6的链路再解封。其实这应当算是IPv6的一种倒退，使得IPv4更复杂了。