虚拟专用网VPN（计算机网络-网络层）

Posted 2023-04-09 Open-AI

目录

专用网络与专用地址

RFC 1918指明的专用地址

互连两个地点的专用网络

虚拟专用网VPN (Virtual Private Network)

IP 隧道技术

VPN 的要点

---

专用网络与专用地址

---

        世界上有很多机构有自己独立的网络，这些网络并不与因特网 互连，为该机构所专有，被称为专用网络。

        从原则上讲，对于这些仅在机构内部使用的计算机就可以由本机构自行分配其 IP 地址，而无需要向互联网的管 理机构申请全球唯一的IP地址；

        如果任意选择一些 IP 地址作为本机构内部使用的本地地址，当内部的某个主机需要和互联网连接，那么这种仅在内部 使用的本地地址就有可能和互联网中某个IP地址重合，这样就会出现地址的二义性问题。

---

RFC 1918指明了一些专用地址，只能用于一个机构的内部通信，而不能用于和互联网上的主机通信

在互联网中的所有路由器，对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发

RFC 1918指明的专用地址

---

10.0.0.0到10.255.255.255 （或记为10/8地址块）

172.16.0.0到172.31.255.255 （或记为172.16/12地址块）

192.168.0.0到192.168.255.255 （或记为192.168/16地址块）

互连两个地点的专用网络

---

        一种最直接的方法就是在两个专用网络间铺设一条专用的光缆；另一种简单的方法是租用电信公司的通信线路为本机构专用

（两者都成本高了）

---

虚拟专用网VPN (Virtual Private Network)

专用网 是因为这种网络是为  本机构的主机用于机构 内部的通信，而不是用于和网络外非本机构的主机通信。

虚拟   表示  好像是   ，但实际上并不是，因为现在并没有使用  专线。而是通过公用的因特网来连接分散在各地专用网络

VPN只是在效果上  和  真正的专用网一样。即分布在不同地点的专网 计算机直接可以使用本地专用地址互相通信，感觉好像用专线直接 连接一样。

IP 隧道技术

---

实现 VPN 有多种方法，最常用的就是 IP 隧道技术 

通常 VPN 都有保密性要求，不希望内部信息被外人知道

为了实现通过公网传输的专网数据不被窃听，原始 IP 数据报要经过 加密后才能封装到公网的 IP 数据报中

 

 

 

VPN 的要点

---

虚拟专用网VPN利用     公用的因特网     作为专用网之间的    通信载体   ，可大大节约  建设专用网络的成本

可以用 IP 隧道技术来实现 VPN，将专网的 IP 数据报    封装到  公网的 IP 数据报 中进行传输

为了实现保密性，所有通过互联网传送的数据都必须加密

单台计算机可以还通过   远程接入VPN   连接到  内部专用网络

计算机网络—— 网络层（789）：IPv4数据报的首部格式网际控制报文协议ICMP虚拟专用网VPN与网络地址转换NAT

计算机网络系列内容的学习目录$\to$谢希仁计算机网络学习系列内容汇总。

• 7. IPv4数据报的首部格式
• • 7.1 课后练习
• 8. 网际控制报文协议ICMP
• • 8.1 课后练习
• 9. 虚拟专用网VPN与网络地址转换NAT
• • 9.1 虚拟专用网VPN(Virtual Private Network)
  • 9.2 网络地址转换NAT
  • 9.3 课后练习

7. IPv4数据报的首部格式

7.1 课后练习

  1. 以下关于IPv4数据报结构的描述中，错误的是( B )
    A. IPv4数据报的首部长度是可变的
    B. IPv4数据报首部中的协议字段表示IP的版本，值为4表示IPv4
    C. IPv4数据报首部中的首部长度字段以4B为单位，总长度字段以字节为单位
    D. IPv4数据报首部中的生存时间字段的值表示一个IPv4数据报可以经过路由器的数量
   分析： IPv4数据报首部中的协议字段指明IPv4数据报的数据部分是何种协议数据单元。

  2. 在IPv4数据报首部的字段中，与分片和重组无关的字段是( D )
    A. 标识
    B. 标志
    C. 片偏移
    D. 协议
   分析： 在IPv4数据报首部的字段中，与分片和重组无关的字段是协议。

  3. 以下关于IPv4数据报分片基本方法的描述中，错误的是( D )
    A. IPv4数据报长度大于MTU时，就必须对其进行分片
    B. DF值为0表示允许对IPv4数据报进行分片
    C. 分片的MF值为1表示接收到的分片不是最后一个分片
    D. 属于同一原始IPv4数据报的分片可以具有不同的标识
   分析： 关于IPv4数据报分片基本方法， 标识：属于同一个数据报的各分片数据报应该具有相同的标识。

8. 网际控制报文协议ICMP

8.1 课后练习

  1. 下列关于ICMP报文的说法中，错误的是( A )
    A. ICMP报文直接封装在链路层帧中发送
    B. ICMP报文可用于报告IP数据报的传输错误
    C. ICMP报文需要封装在IP数据报中发送
    D. ICMP报文本身出错将不再处理
   分析： ICMP报文作为IP层数据报的数据，加上IP数据报的首部，组成IP数据报发送出去。

  2. 以下关于ICMP差错报告报文的描述中，错误的是( C )
    A. 对于已经携带ICMP差错报告报文的IP数据报，不再产生ICMP差错报告报文
    B. 对于已经分片的IP数据报，只对第一个分片产生ICMP差错报告报文
    C. PING使用了ICMP差错报告报文
    D. tracert使用了ICMP回送请求和回答报文以及差错报告报文
   分析： PING使用了ICMP的询问报文中的回送请求和回答报文。

  3. 若某个路由器收到TTL值为1的IP数据报，则( D )
    A. 转发该IP数据报
    B. 仅仅丢弃该IP数据报
    C. 丢弃该IP数据报并向发送该IP数据报的源主机发送类型为终点不可达的ICMP差错报告报文
    D. 丢弃该IP数据报并向发送该IP数据报的源主机发送类型为时间超过的ICMP差错报告报文
   分析： 若某个路由器收到TTL值为1的IP数据报，则丢弃该IP数据报并向发送该IP数据报的源主机发送类型为时间超过的ICMP差错报告报文。

9. 虚拟专用网VPN与网络地址转换NAT

9.1 虚拟专用网VPN(Virtual Private Network)

9.2 网络地址转换NAT

9.3 课后练习

  1. 根据NAT协议，下列IP地址中不允许出现在因特网上的是( C )
    A. 192.172.56.23  B. 172.15.34.128   C. 192.168.32.17  D. 172.128.56.65
   分析： A项，192.172.56.23，不属于私有IP地址C类，可以出现在因特网上，不当选；
       B项，172.15.34.128，不属于私有IP地址B类，可以出现在因特网上，不当选；
       C项，192.168.32.17，属于私有IP地址C类，不可以出现在因特网上，当选；
       D项，172.128.45.34，不属于私有IP地址B类，可以出现在因特网上，不当选。
       NAT（网络地址转换）是1994年提出的。当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址（即仅在本专用网内使用的专用地址），但现在又想和因特网上的主机通信（并不需要加密）时，可使用NAT方法。这种通过使用少量的公有IP地址代表较多的私有IP地址的方式，将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭。私有IP地址是指内部网络或主机的IP地址，公有IP地址是指在因特网上全球唯一的IP地址。RFC1918为私有网络预留出了三个IP地址块，如下：A类： 10.0.0.0～10.255.255.255；B类： 172.16.0.0～172.31.255.255；C类： 192.168.0.0～192.168.255.255。上述三个范围内的地址不会在因特网上被分配，因此可以不必向ISP或注册中心申请而在公司或企业内部自由使用。故本题正确答案选C。

  2. 为了解决IPv4地址耗尽的问题，可以采用以下一些措施，其中治本的是( D )
    A. 采用CIDR  B. 采用VPN   C. 采用NAT  D. 采用IPv6
   分析： 为了解决IPv4地址耗尽的问题，可以采用以下一些措施，其中治本的是采用IPv6。