【5A版】计算机网络原理-网络层与IP协议.ppt

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1、第4章网络层与IP协议计算机网络基础教程(第3版)2主要内容4.1网络层4.2IP协议4.3使用IP协议进行网络互连4.4网络地址转换与下一代网际协议IPv634.1网络层4.1.1网络层基本概念4.1.2数据报服务与虚电路服务4.1.3网络互连4.1.4网络互连设备44.1.1网络层基本概念网络层是OSI参考模型中的第三层，介于运输层和数据链路层之间，它解决整个网络的数据通信，将数据设法从源端点经过若干的中间节点传送到目的端。通信子网及广域网的最高层就是网络层，因此网络层主要作用是控制通信子网正常运行，以及解决通信子网中的路由选择问题。网络层的主要功能是：（1）

2、提供虚电路和数据报两种分组传输服务，这两种服务分别是面向服务连接和无连接服务方式。（2）分组转发和路由更新，网络层要逐个节点地把分组从源站点转发到目的站，而转发的路由不是一成不变的，网络层执行某种路由算法，根据当前网络流量及拓扑结构的变化动态地更新路由表，进行路由选择。（3）拥塞控制，当注入网络的分组太多，在某段时间，若对计算机网络中的链路容量、交换节点的缓存及处理机等某一资源的需求超过了该资源所能提供的能力，网络的性能就要变坏，甚至大幅度下降，这种情况就叫做拥塞。网络层可以采用预先分配缓存资源、允许节点在必要时丢弃分组、限制进入通信子网的分组数等方法进行拥塞控制

3、。54.1.2数据报服务与虚电路服务面向连接服务是指在数据传输之前，必须先建立连接，当数据传输结束后，就终止这个连接。面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接拆除三个阶段。在传送数据时是按序传送的。无连接服务是指在通信之前不需要建立好一个连接，要传送的分组直接发送到网络进行传输，但每个分组都要携带目的地址信息，以便在网络中找到路由。无连接服务与面向连接的服务在网络层的具体实现就是：数据报服务和虚电路服务。64.1.2数据报服务与虚电路服务(a)数据报服务(b)虚电路服务74.1.2数据报服务与虚电路服务1、数据报服务在数据报方式中，每个分组被称为一个数据报。数据报

4、服务特点：网络随时都可接受主机发送的数据报。网络为每个数据报独立地选择路由。数据报采用的服务只是“尽最大努力地”将数据报交付给目的主机网络不能保证所传数据报不丢失、也不保证按发送的先后顺序及在某个时限内必须交付给目的主机、不保证传送的数据报不重复和不损坏。数据报提供的服务是不可靠的，它不能保证服务质量。84.1.2数据报服务与虚电路服务2、虚电路服务虚电路服务特点：网络的源主机和目的主机之间先要建立一条逻辑通道。所有分组按顺序到达目的主机。“虚电路”和电路交换的连接有很大的不同。当占用一条虚电路进行计算机通信时，由于采用的是存储转发的分组交换，所以只是断续地占用一

5、段又一段的通信线路，即这一条电路不是专用的，所以称之为“虚”电路。当需要经常进行频繁的通信，还可以建立永久虚电路。永久虚电路只有数据传输阶段。94.1.2数据报服务与虚电路服务3、两种网络服务的特点对比项目虚电路服务数据报服务思路可靠通信由网络来保证可靠通信由用户主机来保证连接的建立必须要不要目的主机地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用虚电路号每个分组都有目的主机的地址路由选择在虚电路建立时进行，所有分组均按同一路由每个分组独立选择路由当节点出现故障所有通过出故障节点的虚电路均不能工作出故障的节点可能会丢失分组，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

6、目的主机不一定按发送顺序到达目的主机差错和流量控制由通信子网负责由端用户主机负责104.1.3网络互连不同的网络采用的技术各不相同并互不兼容，但仍可设计出能在异构网络间提供通信的一种技术，这一技术就称为网络互连。专门的硬件系统用于将一系列的物理网络进行互连，而软件系统为所有连上的计算机提供通信服务。连接了各种物理网络的一个大型计算机网络被称为互连网络（internetwork）或简称为互连网或互联网（internet）。使用大写字母的Internet是指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族，其前身是美国的ARPN

7、ET。114.1.3网络互连互连网软件隐藏了物理网络连接的细节、物理地址及路由信息，用户和应用程序都不了解基本物理网络和连接这些物理网络的路由器。因此可以将互连网看成一个虚拟网络系统。124.1.4网络互连设备将各个异构网络互相连接起来需要的中间设备又称为中继系统。根据OSI的分层原则，中继系统一般有以下几种：中继器，工作在物理层；网桥，工作在数据链路层；路由器，工作在网络层；网关，工作在网络层以上。134.2IP协议4.2.1IP地址及子网掩码4.2.2地址转换协议4.2.3IP数据报4.2.4ICMP协议144.2IP协议Internet（因特网、互连网）是一

8、个全球范围