计算机网络 第4章 网络层（网络互连）.ppt

计算机网络 第4章 网络层（网络互连） 第4章网络层 本章内容提要 4.1 网络互连的基本概念 4.2 网际协议IP IP协议基本概念：IP地址、与MAC地址关系，分组转发流程； 配套协议：ARP和RARP、ICMP 子网划分 CIDER 4.3 因特网的路由选择 IGP: RIP、 OSPF EGP: BGP4 4.4 多播和IGMP 4.5 VPN和NAT 4.1 网络互连的基本概念 网络层所提供的服务类型（通信子网） 数据报服务（不可靠的） 虚电路服务（可靠的） 虚拟互连网络的概念 互连设备：路由器 互连协议：IP协议（IP网） 网络层所提供的服务类型 通信子网的交换方式 分组交换：一种无连接服务， 通信子网所提供的服务类型 不可靠的服务 数据报服务：基于分组交换网； 可靠的服务 虚电路：基于分组交换的，区别于电路交换； TCP/IP体系结构中，通信子网考虑采用数据报服务； OSI则考虑采用可靠的服务类型虚电路，具体如X.25； 虚电路通信的三个阶段 建立虚电路 主叫发起一个虚呼叫：发送一个呼叫分组，确定一条虚电路； 被叫响应； 数据通信 所有的数据分组都走同一条虚电路； 分组首部只需给出虚电路的入口和出口信息； 撤销虚电路 通信完毕，需将虚电路释放掉；（交换虚电路） 永久虚电路：预先建立好的的虚电路，通信前不用建立虚电路和通信结束后也无需撤销； 数据报服务和虚电路服务 两者在转发分组过程的区别 虚电路的结点查找表 网络互连的需求； 世界各地的网络，互连以实现全球范围的资源共享； 网络互连要考虑的众多问题； 不同的寻址方‘案； 不同的最大分组长度； 不同的服务； 不同的路由选择技术 不同的差错恢复方法； 不同的网络接入机制； 网络互连的各种设备； 物理层的转发器； 链路层的网桥； 网络层的路由器； 网络层以上的网关； TCP/IP体系的网络互连思想； 在网络层上通过路由器，基于IP协议实现各种异构网络的互连通信； 在网络层上通过统一的IP协议构建的一个虚拟平台以屏蔽底层的各种差异； 基于IP协议下构建的互连网络（IP网） 网络互连设备－路由器 一种特殊功能的计算机，多端口的； 路由器的功能； 用于连接不同的网络； 转发分组； 直接交付：路由器转发给主机； 间接交付：路由器转发给下一跳路由器； 路由选择； 路由器的内部结构； 直接交付和间接交付 典型的路由器的结构 数据链路层剥去帧首部和尾部后，将分组送到网络层的队列中排队等待处理。这会产生一定的时延。 当交换结构传送过来的分组先进行缓存。数据链路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部，交给物理层后发送到外部线路。 4.2 网络互连IP协议 网际协议IP； IP协议基本概念：IP地址、与MAC地址关系，分组转发流程； 配套协议：ARP和RARP、ICMP 子网划分； CIDER IP地址； 给每一个连接在 Internet 上的主机分配一个在全世界范围内唯一的 32 bit 地址 ； 网络层上通信所使用的地址，称为逻辑地址； 一个32比特IP地址由两部分构成：网络号net-id和主机号host-id; net-id ：表明主机所属于的网络； host-id：表明主机在该网络的编号（地址或名称）； 网络层基于IP地址通信的寻址原则：根据网络号找到网络，再根据主机号找到主机； IP地址的分类 IP地址的使用范围和几个不使用的特殊IP地址 IP地址的记法和申请 点分十进制记法； 210.34.58.6 192.168.5.255 IP地址的申请； 向IAB申请，获得一个或多个网络号； 主机号部分由单位自行分配； IP地址举例 IP地址和物理地址（MAC地址） IP地址和MAC地址在数据传递过程中的所起到的不同作用 在 IP 层抽象的互连网上，看到的只是 IP 数据报 ； 中间进行转发的路由器的IP地址是否出现？ 路由器在转发分组时是根据什么地址？ 在具体的物理网络的链路层，看到的只是 MAC 帧 ； IP数据报封装在MAC帧中 MAC帧在不同的网络中传送时，其首部是否一样？ 分组最终还是要通过物理网络得以转发直至目的主机； 在网络层上使用的是IP地址； 在物理网络的链路层使用的是物理地址； 在分组从网络层下到链路层时要解决地址的转换问题； 地址解析协议ARP； 完成IP地址到物理地址的映射； 各种地址的转换 ARP的工作机制 在需要的时候自动运行地址转换 以广播方式发送一个ARP请求分组，含有目的主机的IP地址； 目的主机以单播方式向源主机发送响应分组，给出自己的硬件地址； 源主机收到响应分组，记录地址信息； 实际运行中，每个主机均设有高速缓存 存放本局域网中的各个主机（路由器）的IP地址和物理地址的映射关系，并动态更新； 先查看缓存，如没有，再运行上述