C061網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

課件制作人：謝希仁計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第5版）第4章網(wǎng)絡(luò)層課件制作人：謝希仁第4章網(wǎng)絡(luò)層

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

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(bào)的格式

4.2.6IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程課件制作人：謝希仁第4章網(wǎng)絡(luò)層（續(xù)）4.3劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)

4.3.1劃分子網(wǎng)

4.3.2使用子網(wǎng)時(shí)分組轉(zhuǎn)發(fā)

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

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

4.5.1有關(guān)路由選擇協(xié)議的幾個(gè)基本概念

4.5.2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP 4.5.3內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF 4.5.4外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP課件制作人：謝希仁第4章網(wǎng)絡(luò)層（續(xù)）4.5.6路由器的構(gòu)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(jìn)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(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT4.7.1虛擬專用網(wǎng)VPN4.7.2網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT

課件制作人：謝希仁本章最重要的內(nèi)容(1)虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的概念(2)IP地址與物理地址的關(guān)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(luò)層提供的兩種服務(wù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該向運(yùn)輸層提供怎樣的服務(wù)（“面向連接”還是“無連接”）曾引起了長期的爭論。爭論焦點(diǎn)的實(shí)質(zhì)就是：在計(jì)算機(jī)通信中，可靠交付應(yīng)當(dāng)由誰來負(fù)責(zé)？是網(wǎng)絡(luò)還是端系統(tǒng)？課件制作人：謝希仁電信網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)

讓網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)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(luò)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(luò)協(xié)議，就可使所發(fā)送的分組無差錯(cuò)按序到達(dá)終點(diǎn)。課件制作人：謝希仁應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層虛電路服務(wù)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)思路網(wǎng)絡(luò)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(bào)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送分組時(shí)不需要先建立連接。每一個(gè)分組（即IP數(shù)據(jù)報(bào)）獨(dú)立發(fā)送，與其前后的分組無關(guān)（不進(jìn)行編號）。網(wǎng)絡(luò)層不提供服務(wù)質(zhì)量的承諾。即所傳送的分組可能出錯(cuò)、丟失、重復(fù)和失序（不按序到達(dá)終點(diǎn)），當(dāng)然也不保證分組傳送的時(shí)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(luò)不提供端到端的可靠傳輸服務(wù)，這就使網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以做得比較簡單，而且價(jià)格低廉（與電信網(wǎng)的交換機(jī)相比較）。端系統(tǒng)是有智能的計(jì)算機(jī)如果主機(jī)（即端系統(tǒng)）中的進(jìn)程之間的通信需要是可靠的，那么就由網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)中的運(yùn)輸層負(fù)責(zé)（包括差錯(cuò)處理、流量控制等）。采用這種設(shè)計(jì)思路的好處是：網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)大大降低，運(yùn)行方式靈活，能夠適應(yīng)多種應(yīng)用。因特網(wǎng)能夠發(fā)展到今日的規(guī)模，充分證明了當(dāng)初采用這種設(shè)計(jì)思路的正確性。課件制作人：謝希仁應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)H1H2IP數(shù)據(jù)報(bào)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(wù)與數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的對比對比的方面虛電路服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)思路可靠通信應(yīng)當(dāng)由網(wǎng)絡(luò)來保證可靠通信應(yīng)當(dāng)由用戶主機(jī)來保證連接的建立必須有不需要終點(diǎn)地址僅在連接建立階段使用，每個(gè)分組使用短的虛電路號每個(gè)分組都有終點(diǎn)的完整地址分組的轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一條虛電路的分組均按照同一路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)分組獨(dú)立選擇路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)結(jié)點(diǎn)出故障時(shí)所有通過出故障的結(jié)點(diǎn)的虛電路均不能工作出故障的結(jié)點(diǎn)可能會(huì)丟失分組，一些路由可能會(huì)發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達(dá)終點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不一定按發(fā)送順序端到端的差錯(cuò)處理和流量控制可以由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)，也可以由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)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(gè)最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有四個(gè)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(bào)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(yīng)用層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)接口層(HTTP,FTP,SMTP等)物理硬件運(yùn)輸層TCP,UDP應(yīng)用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)際層）IGMP課件制作人：謝希仁互連在一起的網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信，會(huì)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(shù)不同的服務(wù)（面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)）不同的最大分組長度不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)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(shí)控制不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法不同的狀態(tài)報(bào)告方法沒有一種單一的網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)所有用戶的需求4.2.1虛擬互連網(wǎng)絡(luò)課件制作人：謝希仁中間設(shè)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(zhuǎn)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(luò)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(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)。

網(wǎng)絡(luò)互相連接起來

要使用一些中間設(shè)備課件制作人：謝希仁當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)由于比較復(fù)雜，目前使用得較少?；ヂ?lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。由于歷史的原因，許多有關(guān)TCP/IP

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

虛擬互連網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)）所有的網(wǎng)絡(luò)均使用IP協(xié)議課件制作人：謝希仁虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的意義所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)，它的意思就是互連起來的各種物理網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)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(luò)從用戶看起來好像是一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。使用IP協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡(luò)可簡稱為IP網(wǎng)。使用虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，就好像在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上通信一樣，而看不見互連的各具體的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細(xì)節(jié)。5432154321主機(jī)H1

主機(jī)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