[工学]计算机网络-网络层课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《[工学]计算机网络-网络层课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工学 计算机网络 网络 课件
- 资源描述:
-
1、计算机网络(第 5 版)第 4 章 网络层第 4 章 网络层 4.1 网络层提供的两种服务4.2 网际协议 IP 4.2.1 虚拟互连网络 4.2.2 分类的 IP 地址 4.2.3 IP 地址与硬件地址 4.2.4 地址解析协议 ARP 与逆地址解析协 议RARP4.2.5 IP 数据报的格式 4.2.6 IP 层转发分组的流程第 4 章 网络层(续)4.3 划分子网和构造超网 4.3.1 划分子网 4.3.2 使用子网时分组转发 4.3.3 无分类编址 CIDR(构造超网)4.4 网际控制报文协议 ICMP 4.4.1 ICMP 报文的种类 4.4.2 ICMP 的应用举例第 4 章 网络
2、层(续)4.5 因特网的路由选择协议4.5.1 有关路由选择协议的几个基本概念4.5.2 内部网关协议 RIP4.5.3 内部网关协议 OSPF4.5.4 外部网关协议 BGP 4.5.6 路由器的构成 第 4 章 网络层(续)4.6 IP 多播 4.6.1 IP 多播的基本概念 4.6.2 在局域网上进行硬件多播4.6.2 因特网组管理协议 IGMP 和多播路 由选择协议4.7 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT 4.7.1 虚拟专用网 VPN 4.7.2 网络地址转换 NAT 本章最重要的内容(1)虚拟互连网络的概念(2)IP 地址与物理地址的关系(3)传统的分类的 IP 地址(包
3、括子网掩码)和无分类域间路由选择 CIDR(4)路由选择协议的工作原理4.1 网络层提供的两种服务 n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。n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?n两种服务:面向连接的虚电路面向连接的虚电路 无连接的的数据报服务无连接的的数据报服务电信网的成功经验让网络负责可靠交付虚电路n面向连接的通信方式 n建立虚电路(Virtual Circuit),以保证双方通信所需的一切网络资源。n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
4、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n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。n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。无连接的数据报服务n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。n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)。n网络层不提供服务质量的承诺。即
5、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n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)。n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)。n采用这种设计思路的好处是:网络的造价大大降低,运行方式灵活,能够适应多种应用。n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 H2IP 数据报丢失H1
6、 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对比的方面虚电路服务数据报服务思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来保证连接的建立必须有不需要终点地址仅在连接建立阶段使用,每个分组使用短的虚电路号每个分组都有终点的完整地址分组的转发属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发每个分组独立选择路由进行转发当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作出故障的结点可能会丢失分组,一些路由可能会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序端到端的差错处理和流量控制可以由网络负责,也可以由用户主机负责由用户主机负责4.2 网际协议IP n
7、网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议:n地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)n逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)n网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)n网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)网际层的 IP 协议及配套协议各种应用层协议 网络接口层(HTTP,FTP,SMTP 等)物理硬件运输层TCP,UD
8、P应用层ICMPIPRARPARP与各种网络接口网络层(网际层)IGMPn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:n不同的寻址方案:IPV4、CIDRn不同的最大分组长度:见后表见后表n不同的网络接入机制:FDDI、ATM、DDNn不同的超时控制:n不同的差错恢复方法:n不同的状态报告方法:ICMP4.2.1 虚拟互连网络 虚拟互连网络(续)n不同的路由选择技术不同的路由选择技术:RIP、OSPFn不同的用户接入控制不同的用户接入控制:随机、受控随机、受控n不同的服务不同的服务:面向连接服务面向连接服务 无连接服务无连接服务n不同的管理与控制方式不同的管理与控制方式:n中间设备
9、又称为中间系统或中继(relay)系统。n物理层中继系统:转发器(repeater)。n数据链路层中继系统:网桥或桥接器(bridge)。n网络层中继系统:路由器(router)。n网桥和路由器的混合物:桥路器(brouter)。n网络层以上的中继系统:网关(gateway)。网络互相连接起来要使用一些中间设备 n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,而这仍然是一个网络。n网关由于比较复杂,目前使用得较少。n互联网都是指用路由器进行互连的网络。n由于历史的原因,许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。网络互连使用路由器 互连网络与
10、虚拟互连网络 网络网络网络网络网络(a)互连网络(b)虚拟互连网络路由器 虚拟互连网络(互联网)虚拟互连网络的意义 n所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络,它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的,但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。n使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。n使用虚拟互连网络的好处是:当互联网上的主机进行通信时,就好像在一个网络上通信一样,而看不见互连的各具体的网络异构细节。5432154321主机H1 主机 H2 R1 R4 R5 R2 R3 R1 R2 R3H1 R5 H2 R4间接交付间接交付间接
11、交付间接交付间接交付直接交付32 21 132 21 132 21 132 21 132 21 1分组在互联网中的传送 从网络层看 IP 数据报的传送 n如果我们只从网络层考虑问题,那么 IP 数据报就可以想象是在网络层中传送。网络层网络层网络层网络层网络层网络层网络层IP 数据报H1R1R2R3R4R5H24.2.2 分类的 IP 地址1.IP 地址及其表示方法 n我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机(或路由器)分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。nIP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN(Internet Corpor
12、ation for Assigned Names and Numbers)进行分配 IP 地址的编址方法 n分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法,在 1981 年就通过了相应的标准协议。n子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进,其标准RFC 950在 1985 年通过。n构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993 年提出后很快就得到推广应用。分类 IP 地址 n每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则是主机号 host-id,它标志该主机(或路由器)。n两级的 IP 地址可以记为:IP 地址:=,(
13、4-1):=代表“定义为”net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1
14、1 1 101A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 01B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-
15、id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节net-id24 bithost-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网
16、络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节net-id24 位host-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节ne
17、t-id24 位host-id24 位net-id16 bitnet-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101D 类地址是多播地址 net-id24 位host-id24 位net-id16 bitnet-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1
18、1 1 101E 类地址保留为今后使用 点分十进制记法nIP地址空间共有232=429496729610000000000010110000001100011111 机器中存放的 IP 地址是 32 位 二进制代码10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 位插入一个空格能够提高可读性采用点分十进制记法则进一步提高可读性128.11.3.31 128 11 3 31 将每 8 位的二进制数转换为十进制数A 类地址nA 类地址 网络数net-id:27-2=126 主机数:224-2=16777214 A 类地址(231)占全部IP地址的50%网络范围1.0
19、.0.0126.0.0.0 有效主机IP范围1.0.0.1 126.255.255.254host-id24 位net-id8 位0A 类地址全全0 表示本网络表示本网络全全1 留作软件留作软件环回测试环回测试全全0 表示网络号表示网络号全全1 本网全部主机本网全部主机B 类地址nB 类地址 网络数net-id:214=16384 主机数:216-2=25534 B类地址(230)占全部IP地址的 25%网络范围128.0.0.0191.255.0.0 有效主机IP范围128.0.0.1 191.255.255.254net-id16 位host-id16 位B 类地址01全全0 表示网络号表
20、示网络号全全1 本网全部主机本网全部主机C 类地址nC 类地址 网络数:网络数:221=2097152 主机数:主机数:28-2=254 C类地址(229)占全部IP地址的12.5%网络范围192.0.0.0223.255.0.0 有效主机IP范围 192.0.0.1 223.255.255.254net-id24 位C 类地址01 1host-id8 位全全0 表示网络号表示网络号全全1 本网全部主机本网全部主机IP 地址的一些重要特点(1)IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是:n第一,IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自
21、行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。n第二,路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号),这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少,从而减小了路由表所占的存储空间。IP 地址的一些重要特点(2)实际上 IP 地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口。n当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址,其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。n由于一个路由器至少应当连接到两个网络(这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络),因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。
22、IP 地址的一些重要特点(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。(4)所有分配到网络号 net-id 的网络,范围很小的局域网,还是可能覆盖很大地理范围的广域网,都是平等的。互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.
23、3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3
24、222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222
25、.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.
展开阅读全文