计算机网络技术基础教程-第七讲

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1、第7讲网络层协议主要内容7.1网络层概述7.2地址解析协议ARP与逆地址解析协议RARP7.2.1IP地址与硬件地址7.2.2地址解析协议ARP与逆地址解析协议RARP7.3IP协议7.3.1IP数据报的格式7.3.2IP层转发分组的流程主要内容（续）7.3.3使用子网掩码的分组转发过程7.4网际控制报文协议ICMP7.4.1ICMP报文的种类7.4.2ICMP的应用举例7.5虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT7.5.1虚拟专用网VPN7.5.2网络地址转换NAT学习要求(1)理解IP地址与MAC地址的关系，

2、掌握ARP协议的工作原理。(2)掌握IP数据报的格式，理解IP数据报在网络层的转发。(3)掌握ICMP报文的格式和种类。(4)了解虚拟专用网VPN技术。(5)了解网络地址转换NAT技术。7.1网络层概述网络层实现各种不同的网络的互联。网络层的主要功能就是将发送端计算机传输层递交的数据分组通过物理网络传输到接收端计算机的传输层。具体来说：（1）路由选择：找到一条从发送端计算机到接受端计算机的数据传输路径。（2）分组转发：通过找到的路径，将数据分组一个节点一个节点地转发到接收端计算机。网络层提供的两种服务OSI模型

3、网络层提供了两种数据传输服务：一种是面向连接的可靠的服务，一种是无连接的不可靠的服务。（1）面向连接的服务面向连接的通信方式建立虚电路(VirtualCircuit)，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。应用层运输层网络层数据链路层物理层应用层运输层网络层数据链路层物理层虚电路服务H1H2虚电路H1发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送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

4、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。无连接的服务(2)无连接的服务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

5、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。应用层运输层网络层数据链路层物理层应用层运输层网络层数据链路层物理层数据报服务H1H2IP数据报丢失H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送虚电路服务与数据报服务的对比对比的方面虚电路服

6、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5432154321主机H1

7、主机H2R1R4R5R2R3R1R2R3H1R5H2R4间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付直接交付3221132211322113221132211分组在互联网中的传送从网络层看IP数据报的传送如果我们只从网络层考虑问题，那么IP数据报就可以想象是在网络层中传送。网络层网络层网络层网络层网络层网络层网络层IP数据报H1R1R2R3R4R5H2网际协议IP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(AddressResolutionProtoc

8、ol)逆地址解析协议RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)网际组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)网际层的IP协议及配套协议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