第6章：网络层祥解.ppt

计算机网络（第2版） 吴功宜 编著 第6章 网络层 本章学习要求： 理解：网络层与网络互联的基本概念 掌握：IP地址的基本概念与分类方法 掌握：IP分组的交付与路由选择的概念 掌握：Internet路由选择协议的概念 掌握：IP协议的基本内容 掌握：地址解析的基本概念与方法 掌握：路由器与第三层交换的基本概念 了解：Internet控制报文协议ICMP与组 管理协议IGMP 6.1 网络层与网络互联的基本概念 6.1.1 网络层基本概念 网络层位于数据链路层之上，运输层之下。网络层是解决网络与网络之间，即网际的通信问题，将分布在不同地理位置、相同或不同类型的计算机网络通过路由器（Router）连接起来，进行高速数据通信，实现资源共享和分布式处理。 网络层的主要功能： ① 负责不同网络中的主机之间的通信 ② 生成路由表 ③ 拥塞控制 网络层主要任务： 通过路由选择算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径； 网络层使用数据链路层的服务，实现路由选择、拥塞控制与网络互联等基本功能，向传输层的端一端传输连接提供服务。 6.1.2 网络互联基本概念 互联网络是指将分布在不同地理位置的网络、设备连接起来，以构成更大规模的网络，最大程度地实现网络资源的共享。 网络连接 网络互联 网络互通 互联网络：利用网桥、路由器、网关等互联设备将两个及两个以上的网络相互联接起来构成的系统。 网络互联的类型 网络互联的类型分以下几种： 局域网—局域网互联 同构网互联：具有相同协议的局域网互联； 异构网互联：不同协议的局域网互联； 局域网—广域网互联； 广域网—广域网互联； 网络互联需解决的问题 处理互联网络的帧、分组、报文和协议的差异问题。 网络互联的类型 网络互联从通信协议的角度来看可以分成四个层次： 层次一：使用中继器（或集线器）在不同的电缆段之间复制位信号 层次二：使用网桥在局域网之间存储转发帧 层次三：使用网间连接器（路由器）在不同的网络之间存储转发分组 层次四：使用协议转换器（网关）提供更高层次的接口 物理层的互联 在不同的电缆段之间复制位信号是物理层互联的基本要求。 物理层的连接设备主要是中继器。中继器是最低层的物理设备，用于在局域网中连接几个网段，只起简单的信号放大作用，用于延伸局域网的长度。 严格地说，中继器是网段连接设备而不是网络互联设备。 数据链路层互联 数据链路层互联要解决的问题是在网络之间存储转发数据帧。 互联的主要设备是网桥。 网桥在网络互联中起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用，它用来实现多个网络系统之间的数据交换。 用网桥实现数据链路层互联时，允许互联网络的数据链路层与物理层协议是相同的，也可以是不同的。 网络层互联 网络层互联要解决的问题是在不同的网络之间存储转发分组。 互联的主要设备是路由器。 网络层互联包括路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等。 如果网络层协议相同，则互联主要是解决路由选择问题。 如果网络层协议不同，则需使用多协议路由器。 高层互联 传输层及以上各层协议不同的网络之间的互联属于高层互联。 实现高层互联的设备是网关。 高层互联使用的网关很多是应用层网关，通常简称为应用网关。如果使用应用网关来实现两个网络高层互联，那么允许两个网络的应用层及以下各层网络协议是不同的。 IP虚拟网 将网络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统)，ISO的术语称之为中继(relay)系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种不同的中继系统。 （1）物理层中继系统，即转发器(repeater)（或中继器）。 （2）数据链路层中继系统，即网桥或桥接器(bridge)。 （3）网络层中继系统，即路由器(router)。 （4）网桥和路由器的混合物桥路器(brouter)。 （5）在网络层以上的中继系统称为网关(gateway)，也有人称之为网间连接器、信关或联网机。 网关比较复杂，目前使用较少。因此一般讨论互联网时都是指用路由器进行互联网络。路由器实际上是一专用的计算机，用来在互联网中进行路由选择。 网络互联使用路由器 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。 如果用网关进行协议转换，假设有N个网络进行互联。每两个网络之间需要一个协议转换器，N 个网络就需要（N-1）个网络转换器。 因特网在IP层采用了标准化协议。图7-5(a)表示有许多计算机网络通过一些路由器进行互联。由于参加互联的计算机网络都使用相同的网际协议IP (Internet Protocol)，因此可以将互联以后的计算机网络看成如图7-5(b)所示的一个虚拟互联网络(internet)。因此，利用IP协议可以将这些性能各异的网络从用户看起来好像