第06-1章-网络层祥解.ppt

计算机网络 计算机网络 计算机网络 第6章 网络层 主讲：袁津生 本章学习要求 理解： 网络层与网络互联的基本概念。 掌握： IPv4协议的基本内容。 掌握： IP地址、路由算法与路由协议的基本概念。 掌握： 地址解析ARP的基本概念与方法。 掌握： 路由器与第三层交换的基本概念。 掌握： IPv6协议的基本内容。 掌握： 移动IP的基本概念。 掌握： ICMP与IGMP协议的基本概念。 掌握： MPLS协议与虚拟专网VPN的基本概念。 本章知识点结构 6.1 网络与IP协议 6.1.1 网络层基本概念 网络层主要任务： 通过路由选择算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径； 网络层使用数据链路层的服务，实现路由选择、拥塞控制与网络互联等基本功能，向传输层的端一端传输连接提供服务。 6.1 网络与IP协议 主要特点： ①网络层服务应独立于通信子网所采用的技术； ②向传输层提供的服务不应受通信子网的数量、类型与拓扑构型的影响； ③传输层所能使用的网络地址将使用统一的编址方法，它可以实现跨局域网、城域网与广域网的互联网络寻址能力。 6.1 网络与IP协议 6.1.2 网络互联的基本概念 异构性是指网络和通信协议、计算机和操作系统的差异性。这种差异性主要表现在： ①不同类型的网络如：广域网、城域网、局域网； ②使用不同类型通信协议的网络Ethernet、Token Ring、ATM等； ③不同类型的计算机系统如：大型机、小型机、工作站与微型机； ④使用不同类型操作系统的计算机。 6.1 网络与IP协议 互联网络：利用网桥、路由器等互联设备将两个及两个以上的物理网络相互连接起来构成的系统。 在研究网络层及网络层协议的时候，面对的情况是由多个由路由器互联起来的局域网、城域网与广域网构成的复杂结构。我们需要暂时“忽略”互联网络内部物理网络的差异性，隐藏各个物理网络实现的细节，将互联网络作为一个虚拟互联网络系统来看待。 6.1 网络与IP协议 6.1 网络与IP协议 6.1 网络与IP协议 6.1.3 IP协议的发展与演变 6.2 IPv4协议的基本内容 6.2.1 IP协议的特点 （1）IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议 （2）IP协议是针对源主机—路由器、路由器—路由器、路由器—目的主机之间的数据传输的点—点的网络层通信协议。 （3）IP协议提供的是一种尽力而为的服务。 6.2 IPv4协议的基本内容 （4）IP协议向传输层屏蔽了物理网络的差异 6.2 IPv4协议的基本内容 6.2.2 IPv4分组格式IP数据报的长度是可变的，它分为报头和数据两个部分。 IP数据报的报头可以为20~60字节，人们常用4字节为基本单元来表示报头的字段。报头每一行的宽度是4字节，前5行是每一个报头中必须有的域，第6行是选项域，可以根据需要来定义。因此IP数据报的报头基本长度为20字节，如果加上最长40字节的选项域，那么IP数据报的报头最大长度为60字节。 设置IP分组头选项的主要目的 设置IP分组头选项主要用于控制与测试。 所有实现IP协议的硬件或软件都应该能够处理分组头选项。 选项的最大长度为40字节，如果用户使用的选项长度不是4字节的整数倍，需要添加填充位，补成4字节的整数倍。 分组头选项由选项码、长度与选项数据等3部分组成。 选项码用于确定该选项的具体功能，例如源路由、记录路由、时间戳等。长度表示出选项数据的大小。 源路由 源路由是指由发送分组的源主机制定的传输路径，用来区别由路由器通过路由选择算法确定的路径。 源路由分为严格源路由（SRR）与松散源路由（LRR）。 严格源路由规定分组要经过的路径上每个路由器，相邻路由器之间不能插入其他路由器，并且经过的路由器顺序不能改变。 松散源路由规定分组一定要经过的路由器，但不是一条完整的传输路径，中途可以经过其他路由器。 记录路由、时间戳（TS） 记录路由是将分组经过的每个路由器IP地址记录下来。 记录路由选项常用于网络测试。 时间戳可以记录分组经过每个路由器的本地时间。 时间戳采用格林威治时间，单位是毫秒。 网络管理员可以利用它追踪路由器的运行状态，分析网络吞吐率、拥塞与负荷情况等。 IP数据报分片的基本方法 IP数据报分片的基本方法 IP数据报分片的基本方法 IP数据报的分片与重组 1. 最大传输单元MTU与IP数据报分片 ●IP数据报作为网络层数据要通过帧来传输； ●一个数据报可能要通过多个不同的物理网络； ●每一个路由器都要将接收到的帧进行拆包和处理，然后封装成另外一个帧； ●每一种物理网络都规定了各自帧的数据域最大字节长度的最大传输单元； ●帧的格式与长度取决于网络所采用的协议。 IP