网络技术基础 网络层

《网络技术基础 网络层》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第五章网络层主要内容讨论多个网络通过路由器构成互连网的核心技术：网际协议IP路由器工作原理5.1网络层的主要功能主要解决网络互连问题，完成将数据分组从一个网络中的源主机发送到另一个网络中的目的主机的任务。当中继系统是转发器或网桥或交换机时，一般并不称之为网络互连，仅仅是网络的扩大,讨论互连网时是指用路由器进行互连的网络。网络层的功能包括：网络层的编址、寻址和转发、跨网络的路由选择，报文长度的控制等。网络层设备：路由器。5.2IPv4协议数据报的格式IP报文的分片IP编址5.2.1IP数据报的格式因特网的网络层采用IP协议，IP数据报的封装包含首部（head

2、er）和数据部分，IP数据报的首部包括20字节的固定部分和变长的可选项（option）。IP数据报格式：IP数据报的格式版本---占4位，IP协议的版本号，4（IPv4）、6（IPv6），目前版本为4。首部长度---占4位，4个字节为一个单位服务类型（TOS）/区分服务（DS）---占8位,用其中的若干位为IP数据报分类。总长度---占16位，首部和数据之和(字节数)，最大长度是216-1=65535字节。实际上，IP数据报作为帧的数据部分被封装时，总长度不超过下层的MTU。标识---占16位，在分片情况下，用于用于标识分组属于哪个数据报，以便接收端对数据

3、报重组装。标志---占3位，目前只用前两位，与分片有关。最低位：MF(MoreFragment)：MF1（后面还有分片）MF0表示最后一个分片。中间位：DF(Don‘tFragment)：DF0时允许分片。片偏移---占13位，与分片有关。指示本片数据的第一个字节在原数据报数据区中的偏移量，偏移量以8个字节为单位。生存时间（TTL）——占8bit，IP分组在网络中允许通过的最大路由器数（跳数）协议——占8bit。指示该数据报封装的数据部分所采用的上层协议类型。例如：UDP：17，TCP：6，ICMP：1，OSPF：89等。首部校验和——16比特，只对

4、首部校验，不采用CRC，采用反码运算的方法。校验和运算的要点发送时：1.先将校验和字段清零；2.每两个字节为一个运算数，所有的数反码求和（运算数不取反码，只是最高位有进位时循环加到最低位）；3.最后的和取反码，填入校验和字段，发送数据报。在接收时：1.将收到的IP数据报首部做同样运算；2.和取反码，结果为0时认可该数据报，否则认为出错丢弃注意：每个路由器都需要对转发的数据报计算首部校验和，因为在传输过程中，首部一些字段值会发生变化（如TTL）。5.2.2IP报文的分片（fragment）链路层协议的最大传输单元（MTU）限制IP数据报的长度，当MTU小于当

5、前数据报长度时，就需要分片。分片时把原IP首部拷贝到每一片，有些字段需重新计算，如：总长度，校验和，标志和片偏移。举例：IP报文分片路由器收到了一个总长度为4096字节（4KB）IP数据报，首部20个字节。需要转发到一条MTU为1500字节的链路上（以太网对原始的IP数据报4076（4096−20）字节的数据部分进行分片。分片后每一片携带20字节的IP首部，数据部分将分为3片依次为：1480字节、1480字节、1116字节。数据报/片总长度标识DFMF偏移原始数据报40967890数据报第1片1500789010数据报第2片150078901185数据报第

6、3片113678900370偏移量计算5.2.3IP地址及IP报文的寻址以IP地址为基础的网络寻址机制是理解互联网工作原理的一个重要概念IP地址由因特网编号分配机构(InternetAssignedNumbersAuthority，IANA)分配IP地址的编址方案经历了：固定的分类编址、子网、无分类的域间选路（ClasslessInterDomainRouting，CIDR），IP地址空间的管理越来越趋于合理、灵活和高效。IPv4地址的格式及分类IPv4地址长度为32比特（4字节）IP地址给每台主机或路由器分配一个全球唯一的32位的标识符建立在两级地址结构

7、的基础上{<网络号>,<主机号>}IP地址分类为：A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址IP地址长度为32位，采用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位。例如，202.113.29.119，每个x的值为0～255。这种格式的地址被称为点分十进制地址IP地址的格式1.0.0.0~126.255.255.254地址空间地址类别主机地址范围该类网络的个数该类网络最大主机数A1.0.0.0~126.255.255.254126（27-2）16777214（224-2）B128.0.0.0~191.255.255.25513384（214）65534（216-2

8、）C192.0.0.0223.255.255.2552097152