计算机网络4网络层
215页1、网络层,网络层概述 关键的网络层功能:选路和转发 网络层提供的两种服务 IPV4地址 标准分类IP地址:网络接口与IP地址、物理地址与IP地址、如何划分、 划分子网的三级地址结构:划分的方法、子网掩码 可变长度子网掩码VLSM 无类别域间路由CIDR技术 专用IP地址与内部网络地址规划方法 网络地址转换NAT技术,IPv4协议数据报格式 首部格式 IP分组的分片与组装 路由选择算法与分组交付 分组交付的基本概念:直接交付和间接交付 路由选择算法的分类:静态路由表和动态路由表 路由选择算法与路由表:标准路由选择算法、 子网的路由选择、 IP路由汇聚 路由表的建立、更新与路由选择协议:RIP、OSPF、BGP 互联网控制报文协议ICMP ICMP报文类型 ICMP的应用 地址解析协议ARP,5.1 网络层概述,在发送侧接收传输层报文段 在发送侧将段封装进数据报 将数据报向相邻路由器发送 在接收侧,向运输层交付段 网络层协议在每台主机、路由器中 当IP数据报通过路由器时,路由器检查所有数据报首部字段,路由器的作用:将数据报从入链路转发到出链路; 路由器协议栈:没有网络层以上的部分,如何工作?
2、,1. 关键的网络层功能,转发: 将分组从路由器的输入移动到适当的路由器输出。 路由器本地动作 选路: 决定分组从源到目的地所采用的路由或路径 决定端到端路径的网络范围的进程 选路算法(计算路径的算法),类比: 选路: 规划从源到目的地路径的过程 转发: 通过单个立交桥的过程,1,2,3,0111,到达分组首部的值,选路算法,选路和转发相互影响,关键问题: 路由器中的转发表如何配置? 揭示了选路和转发的相互作用关系。,方法1: 路由器接收选路协议报文来配置路由表。选路算法:决定了插入路由器的转发表的值。 方法2: 人工配置路由表;,2. 网络层提供的两种服务,在计算机网络领域,网络层应该向运输层提供怎样的服务(“面向连接”还是“无连接”)曾引起了长期的争论。 争论焦点的实质就是:在计算机通信中,可靠交付应当由谁来负责?是网络还是端系统?,电信网的成功经验 让网络负责可靠交付,面向连接的通信方式 建立虚电路(Virtual Circuit),以保证双方通信所需的一切网络资源。 如果再使用可靠传输的网络协议,就可使所发送的分组无差错按序到达终点。,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层
3、,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,虚电路服务,H1,H2,虚电路,H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送,虚电路是逻辑连接 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接,分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送,而并不是真正建立了一条物理连接。 请注意,电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似,但并不完全一样。,因特网采用的设计思路,网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组(即 IP 数据报)独立发送,与其前后的分组无关(不进行编号)。 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序(不按序到达终点),当然也不保证分组传送的时限。,尽最大努力交付的好处,由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务,这就使网络中的路由器可以做得比较简单,而且价格低廉(与电信网的交换机相比较)。 如果主机(即端系统)中的进程之间的通信需要是可靠的,那么就由网络的主机中的运输层负责(包括差错处理、流量控制等)。 采用这种设计思路的好处是:网络的造价大大降低,
4、运行方式灵活,能够适应多种应用。 因特网能够发展到今日的规模,充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层,数据报服务,H1,H2,IP 数据报,丢失,H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送,虚电路服务与数据报服务的对比,3.虚拟互联网络,互连在一起的网络要进行通信,会遇到许多问题需要解决,如: 不同的寻址方案 不同的最大分组长度 不同的网络接入机制 不同的超时控制 不同的差错恢复方法 不同的状态报告方法 不同的路由选择技术 不同的用户接入控制 不同的服务(面向连接服务和无连接服务) 不同的管理与控制方式,没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求,中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。 物理层中继系统:中继器(repeater)和集线器(hub)。 数据链路层中继系统: 网桥(bridge)或以太网交换机(Switch)。 网络层中继系统:路由器(router)。,网络互相连接起来 要使用一些中间设备,当中继系统是转发器或网桥时,一般并不称之为网络互连,因为这仅仅是把一个网络扩大了,而
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