第8 12讲 第四章 网络层 10.pptVIP

计算机网络（第 5 版） 第 4 章 网络层 知识点 基本要求 -理解网络层的功能及其在网络参考模型中的位置。 -掌握广域网向上层提供的数据报服务和虚电路服务的特点和区别。 -了解路由器的作用和构成。理解网络互连的基本问题，网络互连设备及如何实现网络互连。 -掌握IP地址与物理地址之间的关系以及地址解析协议ARP和逆向地址解析协议RARP的作用。 -熟悉IP分组格式，理解首部各字段的作用和意义。 - 知识点 掌握IP地址的相关知识（分类编址和无类型编址）。 -掌握子网划分的方法以及子网掩码的作用。 -掌握CIDR技术的基本概念，以及CIDR地址块的分配方法。 -掌握ICMP协议的作用以及报文类别。 -掌握路由选择算法的分类，以及因特网的主要路由协议（RIP、OSPF、BGP）。 -了解VPN和NAT基本概念。 知识点 重点、难点 -数据报和虚电路 -路由器的功能和构成 -IP协议及IP分组格式 -IP地址及相关技术 -因特网的主要路由协议相关算法 4.1 网络层提供的两种服务 在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（“面向连接”还是“无连接”）曾引起了长期的争论。 争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端系统？ 电信网的成功经验让网络负责可靠交付 面向连接的通信方式 建立虚电路(Virtual Circuit)，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。 虚电路服务 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。 因特网采用的设计思路 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。 数据报服务 4.2 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 (Address Resolution Protocol) 逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol) 网际层的 IP 协议及配套协议 4.2.1 虚拟互连网络 互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题需要解决，如： 不同的寻址方案 不同的最大分组长度 不同的网络接入机制 不同的超时控制 不同的差错恢复方法 不同的状态报告方法 不同的路由选择技术 不同的用户接入控制 不同的服务（面向连接服务和无连接服务） 不同的管理与控制方式 用户的需求是多种多样的，没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求。 网络互相连接起来要使用一些中间设备 中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。 物理层中继系统：转发器(repeater)。 数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。 网络层中继系统：路由器(router)。 网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。 网络层以上的中继系统：网关(gateway)。 网络互连使用路由器 当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。 网关由于比较复杂，目前使用得较少。 互联网都是指用路由器进行互连的网络。 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。 互连网络与虚拟互连网络 虚拟互连网络的意义 所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客