计算机网络技术第四章

地址 状态信息 路由过程 路由失败的影响 QoS控制 拥塞控制
不需要 每个分组包含了全部的源 主机和目的主机地址
路由器没有连接信息 每个分组独立进行路由 没有 困难 困难
需要
每个分组携带了一个短的虚电路号 每条虚电路的每个连接都占用路由表 建立连接的时候进行路由，随后的分组都 使用同样的路由 路由器不工作以后，所有的虚电路都终止 如果每条虚电路能有足够的资源很容易 如果每条虚电路能有足够的资源很容易


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4.2.2 IP地址

IP地址被分成5类，A、B和C是在网络中实际使用的，D类是用 于组播的地址，E类被保留作为研究使用，D和E不能直接在 Internet上使用。 网络中还有一些特殊需要，使用了一部分IP地址。


32位都是1的IP地址是局域网中的广播报，都是0代表本机； 不管IP中的网络号是多少，如果主机位都是1，这个分组就是这个网 络的广播报； 如果第一个字节是127，不管后边是多少，都是用来进行回路测试的， 这种分组不会被发送出去，只是在本机上处理。


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4.1.2 网络层协议

在面向连接的网络网中，数据发送之前，在源主机和目的主机之 间先建立一个连接，这个连接称为虚电路。

如果网络层提供的是无连接服务，在这样的网络上给转发的数据 起了另外一个名字，叫做数据报。
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4.1.2 网络层协议
数据报和虚电路的比较
数 据 报 虚 电 路
表4-1
电路建立
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4.1.2 网络层协议

现在使用的Internet网络层协议，也就是互联网协议（Internet Protocol，IP），或称Internet网际协议，它属于数据报网络技 术，也就是无连接网络。IP现在的版本是第4版（IPv4）。 IPv4的网络层协议主要包括两部分内容，IP和ICMP（网络控制 信息协议）。 IP和ICMP是IP网络中最主要的两个协议，也是最复杂的两个。 但这两个协议并没有解决所有的问题，所以需要别的协议，如 ARP、RARP等，这些协议共同工作完成网络层的功能。
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4.1.2 网络层协议

网络层的另外一个问题是拥塞控制。

网络带宽是有限的，不管是10Mbit/s、100Mbit/s或者1 000Mbit/s， 即便是将来有更高的带宽，总是有上限的，不是无限的。

路由器的存储空间和转发分组的速度也是有限的，而网络中要处理的 分组数量并没有规定一个上限，如果这些分组的量过大的时候，网络 就会出现问题。
图4-3 IP地址分类
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4.2.2 IP地址

IP地址被分成不同的A、B、C、D和E共5种类型，同时还把32位 分成了网络号和主机号两大部分。 对于A类网络，网络号使用一个字节，第一位是0，所以它的网 络号范围是1～127。A类网络的主机号使用是后边的24位，可以 拥有的主机数是224 − 2，主机部分的全0代表的是网络号，全1是 该网络的广播地址，因此要减去2个IP地址。 对于B类和C类网络来说，也是一样的，支持的网络个数分别是 214 − 2和221 − 2，能拥有的最大主机数分别是216 − 2和28 − 2。

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4.2.3 子网

早先设计的32位IP地址，以为足够用了，但随着上网的用户越来 越多，网络规模快速膨胀，出现了意想不到的情况：IP地址不够 用，这是很严重的问题，因为没有IP地址，就意味着主机不能接 入到网络中去。

解决IP地址不够用的方法之一就是子网技术，方法是把网络继续 划分成更小的网络，从而不但使那些“闲置”的IP地址得到利用， 还遵守了一个网络使用同一个网络号的原则。
图4-1 分组在网络中传送
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4.1.1 网络层功能

网络层的主要工作

首先，路由器把这些分组存储下来。 其次，网络层需要知道网络的拓扑结构并确定合适的通路。 另外，局域网有多种，网络也有很大差异，分组在不同的网络中传送 的时候，会引出一些新的问题，也需要网络层来处理。

网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源 子网访问通信子网的方式，是OSI模型中面向数据通信的低三层 （也即通信子网)中最为复杂、关键的一层。
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4.1.1 网络层功能

网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能 如下。

（1）建立、维持和释放网络连接。利用数据链路连接，建立传输实 体之间的网络连接。

（2）路由选择。为建立端系统之间的通信，在两个网络地址之间选 择一条适当传输的路径。
（3）数据分组与合并。当数据单元较长时，可以对其进行分段传输； 当数据单元较短时，可以将几个数据单元合并后一起传输。数据分组 与合并的目的是为了提高传输的效率。 （4）流量控制。对网络上传输的网络服务数据单元进行有效控制， 避免发生拥塞。


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4.2 Internet网际协议
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 IP首部 IP地址 子网 CIDR
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4.2.1 IP首部

Internet网际协议（IP）的首部结构如图4-2所示。
图4-2 IP首部
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4.2.2 IP地址

IP地址共有32位，为了便于管理，对这些地址的不同位就行了划 分，如图4-3所示。
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第4章 网络层
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本章学习的主要内容：

4.1 网络层功能 4.2 网络层协议 4.3 IP协议 4.4 路由协议 4.5 路由器工作原理；


4.6 VLAN
4.7 IPv6
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4.1网络层概述
4.1.1 网络层功能 4.1.2 网络层协议
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4.1.1 网络层功能

图4-1所示是一个简单的网络结构。
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4.2.3 子网

为了划-4所 示的有子网时的IP地址结构，
图4-4 有子网时的IP地址结构
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4.2.3 子网

对于子网技术来说，一个新的问题就是怎么区分子网号。区分子 网的方法是使用子网掩码。 要根据一个IP地址来确定其网络号和子网号，需要用子网掩码和 这个IP地址进行布尔与运算。如图4-4所示的子网，如果主机号 使用10位，它的子网号就是6位，子网掩码的十进制数是 255.255.252.0。如果一个分组首部中目的IP地址是 159.160.28.204，它和255.255.252.0布尔与运算的过程如下：