文档介绍：第四章网络层
刘轶
北京航空航天大学计算机学院
本章内容 网络层提供的两种服务 网际协议IP 划分子网和构造超网 网际控制报文协议 ICMP 路由算法及协议 IP 组播 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT
网络层提供的两种服务
网络层提供的两种服务
网络层应该向传输层提供怎样的服务?
两种选择:面向连接 or 无连接
曾引起了长期的争论
争论的实质:数据的可靠传输应该由网络还是端系统来负责?
面向连接的服务,即虚电路(virtual circuit)
通信双方在开始数据传输前,先由网络建立连接,之后的数据均通过该连接进行,由网络保证数据传输的可靠性
虚电路只是一种逻辑连接,分组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
支持方:以电信公司为代表的一派
无连接的服务,即数据报(datagram)
网络在发送数据时不需要先建立连接,每一个分组在网络中独立传送
网络层不保证服务质量,分组可能出错、丢失、重复和失序,也不保证分组传送的时限
支持方:为代表的一派
TCP/IP采用数据报服务
应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
H1
H2
虚电路
虚电路:H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送
应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
H1
H2
数据报
丢失
数据报:H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送
网络层提供的两种服务
虚电路与数据报的比较
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
网际协议 IP
网际协议 IP
一、IP( Protocol)简介
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:
地址解析协议ARP (Address Resolution Protocol)
逆地址解析协议RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
网际控制报文协议ICMP ( Control Message Protocol)
网际组管理协议IGMP ( Group Management Protocol)
各种应用层协议
网络接口层
(HTTP, FTP, SMTP 等)
物理硬件
运输层
TCP, UDP
应用层
ICMP
IP
RARP
ARP
与各种网络接口
网络层
(网际层)
IGMP
网际协议 IP
二、分类的IP 地址
IP 地址
分配给主机或路由器的标识符,目前使用的IPv4为32位IP地址
IP 地址的分配由ICANN ( Corporation for Assigned Names and Numbers)负责
IP地址的编址方法经历了三个阶段:
分类的 IP 地址:最基本的编址方法,1981 年通过标准
子网的划分:最基本编址方法的改进, 1985 年成为标准[RFC 950]
构成超网:比较新的无分类编址方法,1993 年提出
分类的IP地址
IP地址被分为A, B, C, D, E五类,-id)和主机号(host-id)两个字段
IP 地址::= { <网络号>, <主机号>}
不同类的IP地址区别主要是网络号、主机号的长度不同
介绍
网际协议 IP
IP 地址中的网络号字段和主机号字段
host-id
24 位
net-id
8 位
0
A 类地址
net-id
24 位
C 类地址
0
1
1
host-id
8 位
D 类地址
1 1 1 0
组播/多播地址
E 类地址
保留为今后使用
1 1 1 1
net-id
16 位
host-id
16 位
B 类地址
0
1