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1、1,网际网协议,2,网络层,将分组从发送方主机传送到接收方主机 发送方将数据段封装成分组接收方将分组解封装后将数据段递交给传输层网络层协议存在于每台主机和路由器上路由器检查所有经过它的IP分组的分组头,3,网络层的重要功能,转发:路由器将收到的分组移动到适当的输出链路。选路:决定分组从源端到目的端所经过的路径。选路算法,术语:routing:决定分组从源端到目的端所经过路径的过程。forwarding:将分组从一个输入链路接口转移到适当输出链路接口的过程。,4,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
2、层,ICMP,IP,RARP,ARP,与各种网络接口,网络层（网际层）,IGMP,4,5,网络层有连接服务和无连接服务,数据报网络在网络层中提供无连接服务虚电路在网络层中提供有连接服务与传输层服务有相似之处，但也有很大不同：服务:主机到主机（传输层：端到端）服务选择:在同一时间仅提供以上两种服务中的一种（传输层：提供TCP和UDP）实现:在端系统及网络核心实现（传输层：在端系 统中实现）,6,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,H1,H2,虚电路,H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送,6,7,应用层运输层网络层数据链路层物理层,应
3、用层运输层网络层数据链路层物理层,数据报服务,H1,H2,IP 数据报,丢失,H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送,7,8,虚电路服务与数据报服务的对比,8,9,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。,9,10,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
4、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可靠（包括差错处理、流量控制等）。网络更健壮，具有良好的扩展性。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。,10,11,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)。,网络互相连接起来要使用一些中间设备,11,12,5432
5、1,主机H1,主机 H2,R1,R4,R5,R2,R3,R1,R2,R3,H1,R5,H2,R4,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,直接交付,分组在互联网中的传送,12,13,分类 IP 地址,每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。两级的 IP 地址可以记为：IP 地址:=,(4-1),13,14,常用的三种类别的 IP 地址,IP 地址的使用范围,网络 最大 第一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号
6、 主机数 A 126(27 2)1 126 16,777,214 B 16,383(214 1)128.1 191.255 65,534 C 2,097,151(221 1)192.0.1 223.255.255 254,14,15,IP地址的其他知识,IP地址的分配方式PPP协议，dhcp协议，静态配置IP地址类别全局IP:做服务器需要固定的全局IP保留IP：10.0.0.0 到 10.255.255.255172.16.0.0 到 172.31.255.255192.168.0.0 到 192.168.255.255IP地址的地域性和接入网关有关,16,IP 地址与硬件地址,TCP 报文,
7、IP 数据报,MAC 帧,应用层数据,首部,首部,尾部,首部,16,17,地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP,IP 地址,物理地址,ARP,物理地址,IP 地址,RARP,17,18,地址解析协议 ARP,不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将
8、此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。,18,19,A,Y,X,B,Z,主机 B 向 A 发送ARP 响应分组,主机 A 广播发送ARP 请求分组,ARP 请求,ARP 请求,ARP 请求,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,08-00-2B-00-EE-0A,我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址,我是 209.0.0.6硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A,A,Y,X,B,Z,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-
9、C0-15-AD-18,19,20,一个主机的报文是如何到达目的地的？,B:122.162.1.2,C:122.166.1.3,A:122.162.1.1,D:122.163.1.4,E:122.163.1.1,F:122.164.1.1,G:122.164.1.2,以C主机为例子（字母表示MAC地址）目的地为B：122.162.1.2，报文怎么送过去的？如果目的地为G:122.164.1.2，报文又是如何送过去的？,21,R1路由表,掩码与路由,看看路由器是怎么工作的？,22,IP 数据报格式,23,ICMP:Internet Control Message Protocol 因特网控制报文
10、协议,用于主机路由器之间彼此交流网络层信息差错报告:不可到达的主机,网络,端口,协议请求/应答(用于ping,traceroute)位于IP之上因为ICMP消息是装载在IP分组里的ICMP 报文结构:类型字段,编码字段 以及引起该ICMP报文的IP分组的前8字节,类型 代码 描述0 0 回应应答(ping)3 0 目的网络不可到达3 1 目的主机不可到达3 2 目的协议不可到达3 3 目的端口不可达到3 6 不知道的目的网络3 7 不知道的目的主机4 0 源端抑制(拥塞控制 不用)8 0 回应请求(ping)9 0 路由器公告10 0 路由器发现11 0 TTL 过期12 0 IP首部损坏,24,多播,1 个,1 个,多播,多播,多播（组播）的含义,多播组成员共有 90 个,R1,R3,R4,R2,视频服务器 M,1 个,1 个,1 个,1 个,1 个,发送 1 次多播,复制,CBTMOSPFPIM-SM,IGMP,25,网络层的其他问题,NAT：网络地址转换VPN：虚拟专用网IPSEC：网络层安全RIP：路由信息协议OSPF：开放路径最短优先IPv6：新版IP,
