C061網(wǎng)絡層提供的服務

課件制作人：謝希仁計算機網(wǎng)絡（第5版）第4章網(wǎng)絡層課件制作人：謝希仁第4章網(wǎng)絡層

4.1網(wǎng)絡層提供的兩種服務4.2網(wǎng)際協(xié)議IP 4.2.1虛擬互連網(wǎng)絡

4.2.2分類的IP地址

4.2.3IP地址與硬件地址

4.2.4地址解析協(xié)議ARP與逆地址解析協(xié)議

RARP 4.2.5IP數(shù)據(jù)報的格式

4.2.6IP層轉發(fā)分組的流程課件制作人：謝希仁第4章網(wǎng)絡層（續(xù)）4.3劃分子網(wǎng)和構造超網(wǎng)

4.3.1劃分子網(wǎng)

4.3.2使用子網(wǎng)時分組轉發(fā)

4.3.3無分類編址CIDR（構造超網(wǎng)）4.4網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP4.4.1ICMP報文的種類

4.4.2ICMP的應用舉例4.5因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

4.5.1有關路由選擇協(xié)議的幾個基本概念

4.5.2內部網(wǎng)關協(xié)議RIP 4.5.3內部網(wǎng)關協(xié)議OSPF 4.5.4外部網(wǎng)關協(xié)議BGP課件制作人：謝希仁第4章網(wǎng)絡層（續(xù)）4.5.6路由器的構成4.6IP多播

4.6.1IP多播的基本概念

4.6.2在局域網(wǎng)上進行硬件多播

4.6.2因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP和多播路由選擇協(xié)議4.7虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡地址轉換NAT4.7.1虛擬專用網(wǎng)VPN4.7.2網(wǎng)絡地址轉換NAT

課件制作人：謝希仁本章最重要的內容(1)虛擬互連網(wǎng)絡的概念(2)IP地址與物理地址的關系(3)傳統(tǒng)的分類的IP地址（包括子網(wǎng)掩碼）和無分類域間路由選擇CIDR(4)路由選擇協(xié)議的工作原理課件制作人：謝希仁4.1網(wǎng)絡層提供的兩種服務在計算機網(wǎng)絡領域，網(wǎng)絡層應該向運輸層提供怎樣的服務（“面向連接”還是“無連接”）曾引起了長期的爭論。爭論焦點的實質就是：在計算機通信中，可靠交付應當由誰來負責？是網(wǎng)絡還是端系統(tǒng)？課件制作人：謝希仁電信網(wǎng)的成功經驗

讓網(wǎng)絡負責可靠交付分組通信采用面向連接的通信方式，如X.25建立虛電路(VirtualCircuit)，以保證雙方通信所需的一切網(wǎng)絡資源。分組首部不填寫完整的目的地址，只填寫虛電路的編號如果再使用可靠傳輸?shù)木W(wǎng)絡協(xié)議，就可使所發(fā)送的分組無差錯按序到達終點。課件制作人：謝希仁應用層運輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層運輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層虛電路服務H1H2虛電路H1

發(fā)送給H2

的所有分組都沿著同一條虛電路傳送課件制作人：謝希仁虛電路是邏輯連接虛電路表示這只是一條邏輯上的連接，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉發(fā)方式傳送，而并不是真正建立了一條物理連接。請注意，電路交換的電話通信是先建立了一條真正的連接。因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但并不完全一樣。課件制作人：謝希仁因特網(wǎng)采用的設計思路網(wǎng)絡層向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報服務。網(wǎng)絡在發(fā)送分組時不需要先建立連接。每一個分組（即IP數(shù)據(jù)報）獨立發(fā)送，與其前后的分組無關（不進行編號）。網(wǎng)絡層不提供服務質量的承諾。即所傳送的分組可能出錯、丟失、重復和失序（不按序到達終點），當然也不保證分組傳送的時限。課件制作人：謝希仁盡最大努力交付的好處由于傳輸網(wǎng)絡不提供端到端的可靠傳輸服務，這就使網(wǎng)絡中的路由器可以做得比較簡單，而且價格低廉（與電信網(wǎng)的交換機相比較）。端系統(tǒng)是有智能的計算機如果主機（即端系統(tǒng)）中的進程之間的通信需要是可靠的，那么就由網(wǎng)絡的主機中的運輸層負責（包括差錯處理、流量控制等）。采用這種設計思路的好處是：網(wǎng)絡的造價大大降低，運行方式靈活，能夠適應多種應用。因特網(wǎng)能夠發(fā)展到今日的規(guī)模，充分證明了當初采用這種設計思路的正確性。課件制作人：謝希仁應用層運輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層運輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)報服務H1H2IP數(shù)據(jù)報丟失H1

發(fā)送給H2

的分組可能沿著不同路徑傳送虛電路服務與數(shù)據(jù)報服務的對比對比的方面虛電路服務數(shù)據(jù)報服務思路可靠通信應當由網(wǎng)絡來保證可靠通信應當由用戶主機來保證連接的建立必須有不需要終點地址僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號每個分組都有終點的完整地址分組的轉發(fā)屬于同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉發(fā)每個分組獨立選擇路由進行轉發(fā)當結點出故障時所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作出故障的結點可能會丟失分組，一些路由可能會發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達終點到達終點時不一定按發(fā)送順序端到端的差錯處理和流量控制可以由網(wǎng)絡負責，也可以由用戶主機負責由用戶主機負責課件制作人：謝希仁4.2網(wǎng)際協(xié)議IP網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有四個協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析協(xié)議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)課件制作人：謝希仁網(wǎng)際層的IP協(xié)議及配套協(xié)議各種應用層協(xié)議

網(wǎng)絡接口層(HTTP,FTP,SMTP等)物理硬件運輸層TCP,UDP應用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡層（網(wǎng)際層）IGMP課件制作人：謝希仁互連在一起的網(wǎng)絡要進行通信，會遇到許多問題需要解決，如：不同的尋址方案不同的路由選擇技術不同的服務（面向連接服務和無連接服務）不同的最大分組長度不同的網(wǎng)絡接入機制不同的用戶接入控制不同的管理與控制方式不同的超時控制不同的差錯恢復方法不同的狀態(tài)報告方法沒有一種單一的網(wǎng)絡能夠適應所有用戶的需求4.2.1虛擬互連網(wǎng)絡課件制作人：謝希仁中間設備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。物理層中繼系統(tǒng)：轉發(fā)器(repeater)。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。網(wǎng)絡層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。網(wǎng)絡層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(gateway)。

網(wǎng)絡互相連接起來

要使用一些中間設備課件制作人：謝希仁當中繼系統(tǒng)是轉發(fā)器或網(wǎng)橋時，一般并不稱之為網(wǎng)絡互連，因為這僅僅是把一個網(wǎng)絡擴大了，而這仍然是一個網(wǎng)絡。網(wǎng)關由于比較復雜，目前使用得較少?；ヂ?lián)網(wǎng)都是指用路由器進行互連的網(wǎng)絡。由于歷史的原因，許多有關TCP/IP

的文獻將網(wǎng)絡層使用的路由器稱為網(wǎng)關。網(wǎng)絡互連使用路由器課件制作人：謝希仁互連網(wǎng)絡與虛擬互連網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡(a)互連網(wǎng)絡(b)虛擬互連網(wǎng)絡路由器

虛擬互連網(wǎng)絡（互聯(lián)網(wǎng)）所有的網(wǎng)絡均使用IP協(xié)議課件制作人：謝希仁虛擬互連網(wǎng)絡的意義所謂虛擬互連網(wǎng)絡也就是邏輯互連網(wǎng)絡，它的意思就是互連起來的各種物理網(wǎng)絡的異構性本來是客觀存在的，但是我們利用IP協(xié)議就可以使這些性能各異的網(wǎng)絡從用戶看起來好像是一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡。使用IP協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡可簡稱為IP網(wǎng)。使用虛擬互連網(wǎng)絡的好處是：當互聯(lián)網(wǎng)上的主機進行通信時，就好像在一個網(wǎng)絡上通信一樣，而看不見互連的各具體的網(wǎng)絡異構細節(jié)。5432154321主機H1

主機H2R1R4R5R2R3R1R2R3H1R5H2R4間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付直接交付32211322113