3-1网络层与传输层2017.ppt

计算机网络A 西南交通大学 计算机网络 Computer Network 信息科学与技术学院 窦军 Lecture slides by Dou Jun doujun@nec.swjtu.edu.cn 第三单元：网络层与传输层 第一讲（3-1）: 网络层 前言 迄今为止， 本课程的第一单元已经就网络体系结构的传统描述进行了介绍，在分析上述描述的不完备性的基础上定义了计算机网络中“带外信令”的概念并用该观点Internet的体系结构从新进行了描述。 本课程第二单元讨论物理层和数据链路层技术，该两层是现有各种网络中端系统和通信子网（用户平台和信控管理平台）都具备的基本协议层次。 本单元将继续用带外信令的观点讲述在Internet现有体系结构中端系统和通信子网都必备网络层以及在端系统必备，在通信子网的信控、管理平台上也必备的传输层。 网络层提供的两种服务 “面向连接”还是“无连接”？ 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。 点评：受电信网的影响，这也是OSI/RM最强调的服务。 按照OSI/RM对网络层的功能的界定，网络层涉及的功能如表1所示。 虚电路服务 (Virtual Circuit, VC) 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（Datagram, DG）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，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。 点评：这也是OSI/RM的实际应用没有成功的原因。 数据报服务（Datagram, DG） Internet的网络层协议概述 Internet网络层协议的内部层次的划分 Internet的网络层涉及多个协议，包括核心协议IP、与其他层的地址映射相关的各种地址解析协议、与控制相关的Internet控制报文协议（ICMP）、试图解决服务质量而增加的资源预留协议RSVP,以及后来在IP之上打的安全补丁“安全IP协议”（IPSecurity, IPSec)。Internet网络层的内部结构如图1所示。 从图1可以看出： Internet网络层以无连接的IP协议为基础。 在通信子网中，IP之上的增强型子层分别涉及通信子网的信控、管理平台或用户数据平台的需要。本讲的重点是用户数据传输与交换。 IP (Internet Protocol) ① 特点 无连接协议 只定义了一个协议数据单元——IP报文，变长。 只对报头校验，正文无校验。 在各网络节点（路由器）中，根据目的地址查找路径表获得在该节点的输出端口。 路径表的获得或更新维护在信控、管理平台上通过应用层的路径信息交换协议和相关的路径算法生成。 版本字段（Version）——为4比特，IPv4的该字段之值为“4”。RFC 1700对版本号的代码做了明确的规定，与此相关的版本号如下： 0、15：保留；1～3、10～14：尚未指定；4：IPv4 （RFC 791）；6：IPv6（RFC 2460）（注：代码“6”在RFC 1700中，原被指定用于“Simple Internet Protocol”，现用于IPv6。） 报头长度字段（IHL，即Internet Header Length）——由于报头中有可选字段，因而报头长度不固定，此字段之值指明报头为4字节的倍数。此字段的最小值为5，表示只有固定长度部分而无选项，即报头长