第五章 网络层-补充1
计算机网络技术第5章网络层ppt课件
5.2.1 在节点交换机中查找转发表
1. 广域网中的主机地址结构
+ 分组往往要经过许多节点交换机的存储转发才到达目的地。 + 每一个节点交换机中都有一个转发表，里面存放了到达每一个
主机的路由。那么广域网中的主机越多，查找转发表就越费时 间。 + 在广域网中一般采用层次地址结构:前一部分表示该主机所连接 的分组交换机的编号，后一部分表示所连接的分组交换机的端 口号（或主机号）。
3. 数据报和虚电路优缺点分析
1）传输短报文时数据报服务有优势 + 若报文长度较短，在128个字节之内，可采用128个
字节为分组长度，则往往一次传送一个分组就可以 了。这样，用数据报既迅速又经济。若用虚电路， 为了传送一个分组而建立虚电路和释放虚电路就很 浪费网络资源。 2）虚电路服务减少数据流量的额外开销 + 在交换节点进行数据存储转发时，若使用数据报， 每个分组必须携带完整的地址信息。而使用虚电路 时，每个分组不需要携带完整的目的地址，而仅需 要有个很简单的虚电路号码的标志，这就使分组的 控制信息部分比特数减少，因而减少了额外开销。
完成虚电路服务过程的步骤：
(1) 虚电路的建立 所谓建立一条虚电路，实际上就是填写源节点与目的节
点之间沿途各节点的入口出口表。 (2) 数据传送 虚电路建立后，所有待发的数据分组均由此虚电路传送。
这样，在传输一个分组时，分组头部不需要填入目的节 点的完整地址，只要带上虚电路号就可以了。 (3) 虚电路的释放 当数据传输结束后，源主机发一呼叫清除分组给目的主 机，目的主机送回一清除确认分组给源主机。至此，该 虚电路就释放了，即从入口出口表中删去相应信息。
– 当网络发生拥挤时，数据报服务可以迅速为单 个分组选择流量较少的路径。
第五章 网络层
2. 选择性洪泛算法（selective flooding） 洪泛法的一种改进。将进来的每个包仅发送到 与正确方向接近的线路上。 3. 应用情况 路由器和线路的资源过于浪费，实际很少直接 采用； 具有极好的健壮性，可用于军事应用； 作为衡量标准评价其它路由算法。
基于流量的路由算法 （Flow-Based Routing）
2.
数据报服务（datagram)
提供无连接的服务 主机有数据可随时发送 每个分组携带完整的目的地址，独立进行路由选择
虚电路和数据报比较 （1）
数据报 电路设置 不需要 虚电路 需要
地址
状态信息 路由选择 路由器失败 的影响 拥塞控制
每个分组都有源和目 的端的完整地址
子网不存储状态信息 对每个分组独立进行 除了在崩溃时丢失分 组外，无其它影响 难
每个路由器维护一张表，表中给出了到每个目 的地的已知最佳距离和线路，并通过与相邻路 由器交换距离信息来更新表；
距离向量路由算法（2） （Distance Vector Routing）
以子网中其它路由器为表的索引，表项包括两部 分：到达目的结点的最佳输出线路，和到达目的 结点所需时间或距离； 每隔一段时间，路由器向所有邻居结点发送它到 每个目的结点的距离表，同时它也接收每个邻居 结点发来的距离表； 邻居结点X发来的表中，X到路由器i的距离为Xi， 本路由器到X的距离为m，则路由器经过X到i的 距离为Xi + m。根据不同邻居发来的信息，计算 Xi + m，并取最小值，更新本路由器的路由表；
The environment of the network layer protocols.
5.1 网络层概述（2）
网络-第五章网络层PPT课件
动态路由算法
可从时间或空间上考虑路由的调整。
分布式路由算法
每个结点周期性地从相邻的结点获得网络 状态信息，同时也将本结点获得的路由通知相 邻的各结点，以使这些结点不断地根据网络新 的状态更新其路由。当网络状态发生变化时， 各个结点的路由表相互作用，必然会影响到许 多结点的路由表，因此，要经过一定的时间以 后，各路由表中的数据才能达到稳定的状态。
计算机网络
第五章 网络层
最简单的层次结构地址举例
用二进制数表示的主机地址划分为前后两部分。 前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交 换机的编号。 后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的 端口号，或主机的编号。
所连接的交换机的编号 所连接的交换机端口的编号 计算机在广域网中的地址
每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口 主机地址[1, 3]是指连接在交换机 1 的 3 号低速端口 主机地址[3, 2]是指连接在交换机 3 的 2 号低速端口
可使网内的通信量更加平衡，因而可得 到较小的平均分组时延。
分散通信量法
静态路由算法
洪泛法
当某个结点收到一个不是发给它的分组 时，就向所有与此结点相连的链路转发出去。 （振荡）当网络的通信量很小时，可使分组 的时延为最小。此外，在许多条并行发送的 路由中，显然会有一条是最佳的。
它将使网络中的分组数目迅速增长，结 果导致网络出现拥塞现象 。
这里的“最佳”是指以最低的开销 来实现路由算法 。
路由算法的分类
按路由算法能否自动适应网络状态（如通信流 量、拓朴结构等）的变化分为： ➢ 静态路由（非自适应算法） ➢ 动态路由（自适应算法） 按路由算法的作用范围分为： ➢ 内部路由协议（RIP，OSPF） ➢ 外部路由协议（BGP） 动态路由算法又包括： ➢ 距离矢量算法（RIP） ➢ 链路状态算法（OSPF）
第5章计算机网络思考题(上)
第五章思考题（上）5-1：网络层引言√在参考模型上，网络层的上层和下层分别是什么？√网络层的主要目标是什么？√虚电路网络中，是否不需要进行路径选择？√数据报网络中，路由表从何而来？√数据是怎样穿过数据报网络的？√数据是怎样穿过虚电路网络的？5-2：IP地址√IP的地址为什么要按类别分配？√你自己机器上的IP地址是多少？属于什么类别的IP地址？√什么是保留地址？√保留地址有哪些？5-3：子网规划√为什么要划分子网？√子网规划的任务是什么？√怎么来创建子网？√子网掩码码有什么用？√A、B、C三类地址的缺省掩码是什么？√子网规划的借位原则是怎样的？√子网规划时要考虑什么因素？5-4：IP寻址√什么是IP寻址？√什么是MAC寻址？√IP寻址和MAC寻址有什么不同？√只用IP寻址，或只用MAC寻址是否可以完成找到目的机的任务？√路由器处理分组的过程是怎样的？√路由表是怎样的表？包括哪些主要字段？5-5：IP分组√IP分组中包括哪些主要字段？√怎样知道IP分组的净载荷中封装的是什么数据段呢？√当路由器发现一个分组的TTL-1=0时，它会怎么对待这个分组？√怎么知道一个分组是否包含有选项呢？√尝试用WireShark抓取一个真实的分组，观察它的各字段值，并分析它。
5-6：什么是IPv6？√IPv4有哪些问题？√什么是IPv6？√IPv6的相关标准主要由哪个标准组织推出？√IPv6在中国的发展现状如何？5-7：IPv6地址√IPv4地址、MAC地址、IPv6地址分别是多少位二进制构成？√IPv6链路本地地址怎么生成？√IPv6地址自动配置过程是怎样的？√IPv6地址规划如何进行？5-8：IPv6分组√IPv6分组基本头部包括了哪些字段？√相比IPv4分组，IPv6分组做了哪些删改？√相比IPv4分组，IPv6分组做了增加吗？怎加了什么字段？5-9：IPv6过渡技术√隧道技术适合什么应用场景？√双栈技术适合什么应用场景？√地址番翻译/转换技术适合什么应用场景？√你认为全面取代IPv4的IPv6时代会很快到来吗？为什么？5-10：路由从何而来？√什么是静态路由？√静态路由有什么优点、缺点？√默认的静态路由有什么用处？√什么是动态路由？√为什么需要动态路由？（优点）√按照原理划分，动态路由分为几类？√路由算法的目的是什么？√路径的常用量度有哪些？5-11：距离矢量路由选择协议√什么距离矢量路由选择？√DV的工作原理是怎样的？√运行DV的好处是什么？5-12：路由信息协议RIP√什么RIP？√RIP的优点是什么？√RIP的缺点是什么？√RIP的基本工作原理是怎样的？√如何配置RIP？5-13：RIP为什么衰落？√DV的主要问题是什么？√定义一个路径代价的最大数产生了什么后果？√可以采用哪些方法来加快缓解路由环等问题？√RIP会彻底消失吗？。
计算机网络技术第五章知识点
计算机网络技术第五章知识点计算机网络技术的第五章通常涵盖了网络层的相关重要知识。
网络层作为计算机网络体系结构中的关键层次，承担着数据分组的路由选择和转发等核心任务。
网络层的主要功能之一是路由选择。
简单来说，就是确定数据分组从源节点到目的节点的最佳路径。
这就好比我们在出行时需要规划一条最优的路线，网络中的数据分组也需要找到一条最快捷、最可靠的路径来传输。
为了实现路由选择，网络层使用了各种各样的路由算法。
其中，距离矢量路由算法和链路状态路由算法是比较常见的两种。
距离矢量路由算法通过相邻路由器之间交换路由信息来更新路由表。
每个路由器会告诉邻居自己到各个目的地的距离（通常用跳数来衡量）。
然而，这种算法可能会存在计数到无穷大的问题，导致路由环路的出现。
链路状态路由算法则相对更加复杂和准确。
每个路由器需要了解整个网络的拓扑结构和链路状态信息，然后通过计算最短路径来构建路由表。
这种算法能够有效地避免路由环路，但计算量较大，对路由器的性能要求较高。
除了路由选择，网络层还负责数据分组的转发。
当数据分组到达路由器时，路由器会根据路由表中的信息将其转发到下一个合适的节点。
转发的过程通常是基于目的地址进行的。
网络地址转换（NAT）也是网络层的一个重要概念。
在私有网络中，使用的是私有 IP 地址，这些地址不能在公共网络中直接使用。
NAT 技术可以将私有 IP 地址转换为合法的公共 IP 地址，从而实现私有网络与公共网络的通信。
IPv4 是当前广泛使用的网络层协议，但由于其地址空间有限，IPv6 逐渐得到推广。
IPv6 具有更大的地址空间、更好的安全性和扩展性。
在网络层中，还涉及到一些控制和管理机制，比如拥塞控制。
当网络中的数据流量过大，导致网络拥塞时，需要采取相应的措施来缓解拥塞，保证网络的正常运行。
常见的拥塞控制方法包括慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复等。
另外，网络层的服务质量（QoS）也是一个重要的方面。
不同的应用对网络性能有不同的要求，比如实时性要求较高的语音和视频通信需要较低的延迟和抖动，而文件传输则对可靠性要求较高。
计算机网络课件第5章网络层
计算机网络课件第5章网络层计算机网络课件第5章：网络层计算机网络中，网络层是整个网络结构的重要组成部分之一。
网络层的主要功能是实现网络之间的数据传输和路由选择，也是实现端到端通信的重要手段。
本文将介绍网络层的定义、结构、协议和技术，以及网络层在计算机网络中的作用和重要性。
一、网络层的定义在计算机网络中，网络层是数据传输过程中的一个层次。
它负责将上层传来的数据包进行转发，实现端到端的数据传输。
网络层还负责为每个数据包选择一个最佳的传输路径，以保证数据能够快速准确地传输到目的地。
二、网络层的结构网络层的结构通常由两部分组成：数据包和路由器。
数据包是网络层传输的基本单位，它包含了数据和一些元信息，如源地址、目的地址等。
路由器是网络层的核心设备，它负责数据包的路由选择和转发，是保障数据传输的重要环节。
三、网络层的协议在网络层中，常用的协议有IPv4和IPv6。
IPv4是目前使用最广泛的网络协议之一，它采用32位地址，能够支持约42亿个地址。
IPv6则是IPv4的升级版本，采用了128位地址，能够支持更多数量的地址。
此外，网络层还涉及到一些其他的协议，如ICMP、ARP、RARP等。
ICMP是Internet控制报文协议，主要用于网络故障诊断和错误报告。
ARP（Address Resolution Protocol）是地址解析协议，它解决了网络层地址与物理层地址之间的映射问题。
RARP则是反向地址解析协议，可以根据物理地址找到对应的网络地址。
四、网络层的技术网络层的技术主要涉及到路由选择算法和路由协议。
路由选择算法负责选择最佳的传输路径，其中最常用的算法有Dijkstra算法、Bellman-Ford算法和SPF算法等；而路由协议则负责路由器之间的通信和信息交换，包括OSPF协议、BGP协议、RIP协议等。
此外，网络层还涉及到一些技术，如IP负载均衡、VPN、VLAN等。
IP负载均衡能够将流量分散到多个服务器上，提高服务的可靠性和性能；VPN则提供了网络隔离和保密的功能，适用于企业间互联和远程访问等场景；VLAN则将整个局域网分成若干个虚拟网络，提高了网络的安全性和可维护性。
第5章 网络层教案(计算机网络)
第5章网络层教学目标：1、掌握网络层功能2、理解IP地址分类3、理解划分子网的方法4、了解路由器的功能5、掌握路由和路由协议的概念6、理解网络层协议和功能教学重点：1、IP地址分类2、划分子网3、路由和路由协议的概念教学难点：子网的划分教学课时：2课时教学方法：讲授法、讲解法、演示法、讨论法、练习法教学过程及内容：第5章网络层5.2 网络层功能一、网络层功能：完成数据包寻址和路由的功能走哪一条？二、网络层地址：1、网络层协议定义了识别网络中主机的地址2、地址包括网络部分和主机部分三、网络层协议：在TCP/IP协议栈中，运行在网络层的协议主要有：⏹IP（Internet Protocol ）协议：负责网络层寻址、路由选择、分段及包重组。
⏹地址解析协议（ARP ，Address Resolution Protocol)：负责把网络层地址解析成物理地址，比如MAC地址。
⏹逆向地址解析协议（RARP ，Reverse ARP）：负责把硬件地址解析成网络层地址。
⏹Internet控制信息协议(ICMP ，Internet Control Message Protocol)：负责提供诊断功能，报告由于IP数据包投递失败而导致的错误。
⏹Internet组管理协议(IGMP ，Internet Group Management Protocol)：负责管理IP组播组。
5.3 IP地址一、IP地址的概念：1、IP地址的结构：IP地址是32位的二进制数。
每个IP地址被分为两部分，网络ID和主机ID网络ID主机ID2、 IP 地址的表示方法：在计算机内部，IP 地址是用二进制数表达的，共32bit 。
例如：11000000 10101000 00000101 01111011；然而，使用二进制表示，很不方便我们记忆，通常把32位的IP 地址分成四段，每个8个二进制为一段，每段二进制分别转换为我们习惯的十进制数。
并用点隔开。
第五章 网络层(other)
课后习题答案（七）
7．考虑图 5-2（a）中的子网，采用（1）反向 路径转发；（2）汇集树；从 B 广播，分别可 形成多少个分组？
课后习题答案（七）
课后习题答案（八）
8．计算如图 5-8 (a)所示子网中的路由器的一 个多点播送生成树。
课后习题答案（八）
课后习题答案（九）
9．什么叫拥塞？造成拥塞的原因是什么？
本章知识点总结（三）
动态路由算法：距离矢量路由算法；链路状 态路由算法。 距离矢量路由算法：每个路由器维护一张路 由表，它以子网中的每个路由器为索引，表 中列出了当前已知的路由器到每个目标路由 器的最佳距离，以及所使用的线路，通过在 邻居之间相互交换信息，路由器不断地更新 它们内部的路由表。 链路状态算法步骤：发现邻居节点；测量线 路开销；创建链路状态分组；发布链路状态 分组；计算新的路由。
本章知识点总结（九）
网 际 互 连 形 式 ： LAN － LAN；LAN—WAN； WAN－WAN；LAN－WAN－LAN。 网间连接器种类：转发器；网桥；路由器；网关。 透明网桥工作过程：过滤数据库，确定该目的 MAC地址是否在除X外的其它端口中；如果目的 MAC地址没有列到X以外的端口中，则将该帧送 往X端口外的所有端口进行扩散；如果目的MAC 地址在过滤数据库的某个端口 Y，则确定 Y 是否 处于阻塞或转发状态，如果不是阻塞状态，则把 该帧通过端口Y转发到它所连接的LAN中。
第二部分
本章知识点总结
本章知识点总结（一）
网络层功能：实现两个端系统之间的数据透明 传送，具体包括路由选择、拥塞控制、网际互 连。 通信子网的操作方式：虚电路、数据报。 路由选择两个基本操作：最佳路径的判定、网 间信息包的传送。 最优化原则：如果路由器 J 在从路由器 I 到 K的 最佳路由上，那么从 J 到 K 的最佳线路就会在 同一路由之中。
网络层
第五章网络层5.1 中间设备1、物理层：集线器、转发器·全部的计算机都在一个冲突域中，有一台机器发信息，则它就占有整个链路，其他的计算机都不会发送信息。
2、数据链路层：网桥（透明网桥），交换机·将一个冲突域变成多个，但是所有的机器都在一个广播域中。
3、网络层：路由器（网关）·将一个广播域分成多个。
5.2 网络层的协议一、各协议的作用1、IP协议：解决了路由的问题。
主要是IP地址。
2、ARP协议（地址解析协议）：根据IP地址来寻找MAC地址。
3、RARP协议（逆向地址解析协议）：根据MAC地址来寻找IP地址。
4、ICMP协议（因特网控制报文协议）：用于在IP主机、路由器之间传递控制信息。
5、IGMP协议（因特网组管理协议）：主要用来解决网络上广播时占用带宽的问题。
二、IP地址·IP地址有很多版本，现在常用的是IPV4，4个字节（32bit）表示一个地址。
·IP地址由两部分组成：网络号（net-id）+主机号（host-id）·IP地址分为五类。
A类地址：·网络号（1B）+主机号（3B），且网络号的首位必须是0。
·网络的区间是：1~126（0 000 0001~0 111 1110）·如果网络号全为0：说明是本网络。
·如果网络号为127：用作本地软件回送测试。
B类地址：·网络号（2B）+主机号（2B），且网络号的前两位是10。
·网络的区间是：128.0~191.255C类地址：·网络号（3B）+主机号（1B），且网络号的前三位是110。
·网络的区间是：192.0.0~223.255.255·主机号区间是：1~254（0000 0001~1111 1110）·主机号全为0：表示本主机。
·主机号全为1：表示广播。
D类地址：·前4位必须是1110。
网络层
Network Layer网络层使用的是IP协议。
IP是一种不可靠、无连接的数据报传输协议服务，它提供的是一种“尽力而为”（best-effort）的服务。
网络层的主要功能有：（1）处理来自传输层的数据发送请求。
在接收到报文发送请求后，将传输层报文封装成IP分组，启动路由选择算法，选择适当的发送路径，并将分组转发到下一节点。
（2）处理接收的分组。
在接收到其他节点发送的IP分组后，检查目的IP地址，如果目的地址为本节点的IP地址，则除去分组头，将分组数据交送给传输层处理。
如果需要转发，则通过路由选择算法为分组选择下一跳节点的路径，并转发分组。
（3）处理网络的路由选择、流量控制与拥塞控制。
在网络层中主要有以下几种协议（protocol）：网际协议IP：用来路由网际控制报文协议 ICMP：给IP层提供一定的可靠性地址解析协议ARP：解决IP地址与MAC地址映射的问题其中，IP协议是最基础、最重要的。
下面来详细解释IP协议。
IP协议结构IP协议是点--点的网络层通信协议，是一种无连接、不可靠的分组传送服务协议，屏蔽了互联的网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异。
IPv4分组的结构如图所示。
流程IP基本工作流程如图所示。
当IP模块接收到来自数据链路层的IP数据报时，它首先对该数据报的头部做CRC校验，确认无误之后就分析其头部的具体信息。
如果该IP数据报的头部设置了源站选路选项（松散源路由选择或严格源路由选择），则IP模块调用数据报转发子模块来处理该数据报。
如果该IP数据报的头部中目标IP地址是本机的某个IP地址，或者是广播地址，即该数据报是发送给本机的，则IP模块就根据数据报头部中的协议字段来决定将它派发给哪个上层应用（分用）。
如果IP模块发现这个数据报不是发送给本机的，则也调用数据报转发子模块来处理该数据报。
数据报转发子模块将首先检测系统是否允许转发，如果不允许，IP模块就将数据报丢弃。
如果允许，数据报转发子模块将对该数据报执行一些操作，然后将它交给IP数据报输出子模块。
计算机网络技术第5章网络层ppt课件
5.1.1 广域网的定义及特点
2.广域网的特点 + 1)广域网的造价较高 ，一般都是由国家或较大的电
完成虚电路服务过程的步骤：
(1) 虚电路的建立 所谓建立一条虚电路，实际上就是填写源节点与目的节
点之间沿途各节点的入口出口表。 (2) 数据传送 虚电路建立后，所有待发的数据分组均由此虚电路传送。
这样，在传输一个分组时，分组头部不需要填入目的节 点的完整地址，只要带上虚电路号就可以了。 (3) 虚电路的释放 当数据传输结束后，源主机发一呼叫清除分组给目的主 机，目的主机送回一清除确认分组给源主机。至此，该 虚电路就释放了，即从入口出口表中删去相应信息。
寻找“总资源需求小于可用资源”成立的 条件。需要或是增大网络的某些可用资源， 或减少一些用户对资源的需求。 2.拥塞控制的基本方法 + 由于计算机网络是一个很复杂的系统，从 控制理论的角度看拥塞控制的问题时，可 分为开环控制和闭环控制两种方法。
2.拥塞控制的基本方法
+ 开环控制：就是在设计网络时事先将有关发生拥塞 的因素考虑周到，力求网络在工作时不产生拥塞。 一旦整个网络系统运行起来，就不在中途改正了。
– 当网络发生拥挤时，数据报服务可以迅速为单 个分组选择流量较少的路径。
2. 虚电路服务
+ 虚电路服务与电路交换一样，分为建立、传送 和释放3个阶段。
+ 由于采用了存储转发技术，所以虚电路和电路 交换的连接有很大的不同。在电路交换的电话 网上打电话时，两个用户在通话期间自始至终 占用一条端到端的物理信道。但当占用一条虚 电路进行主机通信时，由于采用了存储转发的 分组交换，所以只是断续地占用一段又一段的 链路，但是对用户来讲，一旦呼叫建立后，就 好像是占用了一条端到端的物理信道。
第5章网络层
5-3 因特网的网络层协议 5-3-2 网络协议IP 4. 专用网 因特网管理机构保留了3块专用网使用的地址,这些 地址在一个组织内部是惟一的，但从全局来看却不 是惟一的。
类型 A B C 10 172.16~172.31 192.168.0~192.168.255 网络号 1 16 256 网络数
5-1 路由选择算法与路由选择协议 5-1-4 外部路由协议 外部路由协议是各自治系统之间的通信协议， 边界网关协议BGP是一种外部协议。 边界网关协议与距离向量算法相似，不同之 处是BGP不是通过某些特定路径的参数确定 路径，而是用域或自治系统序列来表明路径。 选择路由的主要因素是能够到达。
5-2 拥塞控制方法
5-3 因特网的网络层协议 5-3-3 构成子网和超网 2. 构成超网 （4）无分类域间路由选择（CIDR） 取消网络路由表层次中的“类”的概念，代 之以“网络前缀”的概念。IP地址之间不再 有类型差别，所有地址都由前缀来决定用于 网络标识的位数，掩码的表示用在IP地址后 加以斜杠和掩码位数（前缀）的方法表示， 如192.113.244.8/24等。
5-1 路由选择算法与路由选择协议 5-1-3 内部路由协议 控制一个自治系统内部路由的路由协议称为 内部路由协议。 与此相对应，控制不同自治系统路由的路由 协议称为外部路由协议。 常见的内部路由协议有路由选择信息协议RIP 和开放式最短路径优先协议OSPF。
5-1 路由选择算法与路由选择协议 5-1-3 内部路由协议 1. 路由信息协议（RIP） 由加利福尼亚大学伯克利分校开发应用于学 校局域网中的路由协议。 主要思想是：使用中间路由器的数目测量距 离；每个路由器向与它相连的网络发送一个 特殊信息包，说明它能在一个站点内到达的 网络，由此其他与相应网络相连的路由器就 可以推断出自己可以通过两个站点到达该网 络，依次类推，各个路由器建立自己的路由 表；各个路由器不断接收信息、存储、再发 送信息来建立、维护自己的路由表。
课件：第05章 网络层
网络层
19
IP 地址中的网络号字段和主机号字段
A 类地址 0
net-id 8 bit
host-id 24 bit
B 类地址 1 0
E 类n1地6etb-i址idt 保留为今后使用
host-id 16 bit
C 类地址 1 1 0
net-id 24 bit
host-id 8 bit
D 类地址 1 1 1 0
A 类地址 0
net-id 8 bit
host-id 24 bit
B 类地址 1 0
net-id 16 bit
host-id 16 bit
C 类地址 1 1 0
net-id 24 bit
host-id 8 bit
D 类地址B1类1 1地0 址的网络号字多段播 n地e址t-id 为 2 字节
E 类地址 1 1 1 1 0
网络层
9
IP 地址的编址方法
• 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法， 在 1981 年就通过了相应的标准协议。
• 子网的划分。这是对最基本的编址方法的 改进，其标准[RFC 950]在 1985 年通过。
• 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。 1993 年提出后很快就得到推广应用。
网络层
7
5.2 IP地址基本概念
• TCP/IP协议的网络层使用的地址标 识符
• IPv4/IPv6协议IP地址长度 • ICANN (Internet Corporation for
Assigned Names and Numbers)
网络层
8
点分十进制记法
机器中存放的 IP 地址 是 32 bit 二进制代码
E 类地址 1 1 1 1 0
第五章 计算机网络 传输层 (1)
（答案仅供参考如有不对请自己加以思考）第五章传输层一、习题1.在TCP协议中，采用（）来区分不同的应用进程。
A.端口号B.IP地址C.协议类型D.MAC地址2．下面信息中（）包含在TCP首部中而不包含在UDP首部中。
A.目标端口号B.序号C．源端口号 D.校验号3.在TCP/IP模型中，传输层的主要作用是在互联网络的源主机和目的主机对等实体之间建立用于会话的（）。
A.点到点连接B.操作链接C.端到端连接D.控制连接4.在TCP/IP网络中，为各种公共服务保留的端口号范围是（）。
A．1-255 B.0-1023C.1-1024D.1-655355.假设某应用程序每秒产生一个60B的数据块，每个数据块被封装在一个TCP报文中，然后在封装到一个IP数据报中。
那么最后每个数据报所含有的应用数据所占的百分比是（）（注意：TCP报文和IP数据报的首部没有附加字段。
）A.20%B.40%C.60%D.80%6.如果用户程序使用UDP协议进行数据传输，那么（）层协议必须承担可靠性方面的全部工作。
A.数据链路层B.网际层C.传输层D.应用层7.有一条TCP连接，它的最大报文段长度2KB，TCP拥塞窗口为24KB，这时候发生了超时事件，那么该拥塞窗口变成了（）。
A.1KBB.2KBC.5KBD.7KB8.TCP协议是面向连接的协议，提供连接的功能是（1）______的；采用（2）_______技术来实现可靠数据流的传送。
为了提高效率，又引入了滑动窗口协议，协议规定重传（3）_______的报文段，这种报文段的数量最多可以（4）________;TCP采用滑动窗口协议可以实现（5）_______。
（1）A.全双工 B.单工C.半双工D.单方向（2）A.超时重传 B.肯定确认C.超时重传和肯定确认D.丢失重传和否定性确认(3) A.未被确认及至窗口首端的所有报文段B.在计时器到时前未被确认的所有报文段C.未被确认及至退回N值的所有报文段D.未被确认的报文段（4）A.是任意的 B.1个C.大于发送窗口的大小D.等于发送窗口的大小（5）A.端到端的流量控制B.整个网络的拥塞控制C.端到端的流量控制和网络的拥塞控制D.整个网络的差错控制9.OSI 7层模型中，提供端到端的透明数据传输服务、差错控制和流量控制的层是（）。
第5章 网络层
RARP
逆向地址解析协议（Reverse Address Resolution Protocol，RARP）与ARP协议相反， RARP完成的是从物理地址到IP地址的映射。 RARP多用在无盘工作站中 如果要获得IP地址， RARP IP 无盘工作站会向本地网络中广播一个RARP请 求，要求得到一个IP地址。 在网络中应该有一台RARP服务器，它接收到 这个RARP请求，向无盘工作站发送RARP应答， 分配一个IP地址给工作站。
ICMP报文类型
ICMP报文分为两大类：ICMP差错报文和 ICMP查询报文。 不同的ICMP报文，类型字段和编码字段 的值不同。
ICMP报文种类
类型字段值
编码字段值 0 1
描述 网络不可达 主机不可达 协议不可达 端口不可达 需要分片但DF位置1 源路由失败 源站抑制 网络重定向 主机重定向 分组寿命超时（TTL值为0） 分片重组超时 IP数据报中缺少某项参数 IP数据报中某项参数出错 回声请求 回声应答 时间戳请求 时间戳应答 地址掩码请求 地址掩码应答
网络层概述
IP协议
在TCP/IP体系中，网络层最主要的协议是网际 协议（Internet Protocol，IP）。
IP协议
IP协议要连接各种异构网络，屏蔽底层 不同网络技术的差异，对运输层和应用 层提供一个统一的界面。 IP协议连接各种不同的网络，使整个 Internet呈现为一个统一的IP网络。
特殊的IP地址
主机位全0的地址是网络号，代表一个IP 网络，如128.1.0.0 。 主机位全1的地址是广播地址，代表一个 IP网络中的所有主机。如128.1.255.255 0.0.0.0代表本主机，255.255.255.255 是本地广播地址。 127开头的IP地址，保留用来做回环测试。
下面属于路由选择协议的是
下面属于路由选择协议的是篇一：计算机网络第五章习题第五章网络层补充习题一．选择题1．IP 数据报首部的前一部分是固定长度，共（B）字节，是所有IP 数据报必须具有的。
A. 32B. 20C. 40D. 642. 通信子网为网络源节点与目的节点之间提供了多条传输路径的可能性，路由选择是（C）。
A. 建立并选择一条物理链路B. 建立并选择一条逻辑链路C. 网络节点在收到一个分组后，要确定向下一个节点的路径D. 选择通信媒体3. 已知Internet上某个B类IP地址的子网掩码为255.255.254.0，因而该B类子网最多可支持（B）台主机。
A. 509B. 510C. 511D. 5124. 下面哪一项不属于路由选择协议的功能（D）A. 获取网络拓扑结构的信息B. 选择到达每个目的网络的最优路径C. 构建路由表D. 发现下一跳的物理地址5. 哪个地址是网络123.10.0.0（掩码为255.255.0.0）的广播地址(B)A.123.255.255.255B.123.10.255.255C.123.13.0.0D.123.1.1.16. 以下给出的地址中，属于子网192．168．15．19／28的主机地址是(A)。
A. 192．168．15．17B. 192．168．15．14C. 192．168．15．16D. 192．168．15．317. 在一条点对点的链路上，为了减少地址的浪费，子网掩码应该指定为(A)。
A. 255．255．255．252B. 255．255．255．248C. 255．255．255．240D. 255．255．255．1968. 内部网关协议RIP是一种广泛使用的基于（B）的协议。
A. 链路状态算法B. 距离矢量算法C. 集中式路由算法D. 固定路由算法9. 对IP数据报分片重组通常发生在(B)上。
(A) 源主机(B) 目的主机(C) IP数据报经过的路由器 (D) 目的主机或路由器10. ICMP协议属于TCP/IP网络中的网络层协议，ICMP 报文封装在IP协议数据单元中传送，在网络中起着差错和拥塞控制的作用。
计算机网络第五章课后习题答案
5—01 试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？答：运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）。
各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。
5—02 网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？答：网络层提供数据报或虚电路服务不影响上面的运输层的运行机制。
但提供不同的服务质量。
5—03 当应用程序使用面向连接的TCP和无连接的IP时，这种传输是面向连接的还是面向无连接的？答：都是。
这要在不同层次来看，在运输层是面向连接的，在网络层则是无连接的。
5—04 试用画图解释运输层的复用。
画图说明许多个运输用户复用到一条运输连接上，而这条运输连接有复用到IP数据报上。
5—05 试举例说明有些应用程序愿意采用不可靠的UDP，而不用采用可靠的TCP。
答：VOIP：由于语音信息具有一定的冗余度，人耳对VOIP数据报损失由一定的承受度，但对传输时延的变化较敏感。
有差错的UDP数据报在接收端被直接抛弃，TCP数据报出错则会引起重传，可能带来较大的时延扰动。
因此VOIP宁可采用不可靠的UDP，而不愿意采用可靠的TCP。
5—06 接收方收到有差错的UDP用户数据报时应如何处理？答：丢弃5—07 如果应用程序愿意使用UDP来完成可靠的传输，这可能吗？请说明理由答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。
5—08 为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？答：发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。
UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
接收方UDP 对IP 层交上来的UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。
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子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128
H2 128.30.33.138
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2 H3
128.30.36.12
子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0
课件制作人：谢希仁
课件制作人：谢希仁
CIDR 最主要的特点
CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地 址以及划分子网的概念，因而可以更加有效 地分配 IPv4 的地址空间。 CIDR 使 用 各 种 长 度 的 “ 网 络 前 缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网 络号和子网号。 IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回 到了两级编址。
R1 的路由表（未给出默认路由器）
128.30.33.13 H1 子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 128.30.33.130 1 目的网络地址 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.0 128.30.33.128 255.255.255.128 128.30.36.0 255.255.255.0 下一跳 接口 0 接口 1 R2
在划分子网的情况下路由器转发分组的算法
(1) 从收到的分组的首部提取目的 IP 地址 D。 (2) 先用各网络的子网掩码和 D 逐比特相“与”，看是 否和 相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。 否则就是间接交付，执行(3)。 (3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将 分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。 (4) 对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐比特相 “与”， 若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送 给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。 (5) 若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表 课件制作人：谢希仁 中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。 (6)
H2 128.30.33.138
不一致
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2
255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128 子网3：网络地址 128.30.36.0 不匹配! H3 128.30.36.12 子网掩码 255.255.255.0 课件制作人：谢希仁 （因为128.30.33.128 与路由表中的 128.30.33.0 不一致）
R1 的路由表（未给出默认路由器）
目的网络地址 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.0 128.30.33.128 255.255.255.128 128.30.36.0 255.255.255.0 下一跳 接口 0 接口 1 R2
子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128
课件制作人：谢希仁
CIDR 地址块
128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212 个地址（因 为斜线后面的 20 是网络前缀的比特数，所以主机 号的比特数是 12）。 这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。 在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的 地址块简称为“/20 地址块”。 128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0 128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.32.255 全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。
子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128
H2 128.30.33.138
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2 H3
128.30.36.12
子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0
课件制作人：谢希仁
6.3.3 无分类编址 CIDR
1. 网络前缀
划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇 到的困难。然而在 1992 年因特网仍然面临三个必 须尽早解决的问题，这就是： B 类地址在 1992 年已分配了近一半，眼看就 要在 1994 年 3 月全部分配完毕！ 因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长 （从几千个增长到几万个）。 整个 IPv4 的地址空间最终将全部耗尽。
课件制作人：谢希仁
128.14.32.0/20 表示的地址（212 个地址）
最小地址 10000000 00001110 00100000 00000000 10000000 00001110 00100000 00000001 10000000 00001110 00100000 00000010 10000000 00001110 00100000 00000011 10000000 00001110 00100000 00000100 10000000 00001110 00100000 00000101
路由器 R1 再用路由表中第 2 个项目的 子网掩码和 128.30.33.138 逐比特 AND 操作 R1 收到的分组的目的 IP 地址：128.30.33.138
128.30.33.13 H1 子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 128.30.33.130 1
子网2：网络地址 128.30.33.128 128.30.33.130 1 128 → 10000000 子网掩码 255.255.255.128 R1 的路由表（未给出默认路由器）
138 → 10001010
1 128.30.36.2
R 逐比特 2AND 操作后：10000000 → 128
0 128.30.33.129 H2 128.30.33.138
子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128
H2 128.30.33.138
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2
因此H1 首先检查主机 128.30.33.138 是否连接在本网络上 请注意：H1 并不知道 H2 连接在哪一个网络上。 子网3：网络地址 128.30.36.0 仅仅知道 H2 的 IP 地址是 H1如果是，则直接交付； H3 128.30.36.12 子网掩码 255.255.255.0 课件制作人：谢希仁 128.30.33.138 否则，就送交路由器 R1，并逐项查找路由表。
一致!
0 128.30.33.129 R2 1 128.30.36.2 H2 128.30.33.138
255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128 子网3：网络地址 128.30.36.0 匹配! H3 128.30.36.12 子网掩码 255.255.255.0 课件制作人：谢希仁 这表明子网 2 就是收到的分组所要寻找的目的网络
R1 的路由表（未给出默认路由器）
目的网络地址 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.0 128.30.33.128 255.255.255.128 128.30.36.0 255.255.255.0 下一跳 接口 0 接口 1 R2
子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128
1
本子网的子网掩码 255.255.255.128 与分组的 IP 地址 128.30.33.138 逐比特相“与”(AND 操 作) 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 的计算下一跳 128.30.33.13 H1 目的网络地址 子网掩码 子网1： 255.255.255.128 接口 128.30.33.0 网络地址 128.30.33.0 255 就是二进制的全 1，因此 255 AND xyz = xyz，0 128.30.33.1 0 128.30.33.128 255.255.255.128 接口 1 子网掩码 255.255.255.128 这里只需计算最后的 128 AND 138 255.255.255.0 即可。 128.30.36.0 R2 R1
主机 H1 要发送分组给 H2
要发送的分组的目的 IP 地址：128.30.33.138
R1 的路由表（未给出默认路由器）
128.30.33.13 H1 子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 128.30.33.130 1 目的网络地址 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.0 128.30.33.128 255.255.255.128 128.30.36.0 255.255.255.0 下一跳 接口 0 接口 1 R2
所有地址 的 20 bit 前缀都是 一样的
…
…
最大地址
10000000 00001110 00101111 11111011 10000000 00001110 00101111 11111100 10000000 00001110 00101111 11111101 10000000 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0001110 00101111 11111110 10000000 00001110 00101111 11111111
课件制作人：谢希仁
无分类的两级编址
无分类的两级编址的记法是： IP地址 ::= {<网络前缀>, <主机号>} (6-3)
CIDR 还使用“斜线记法”(slash notation)，它又 称为CIDR记法，即在 IP 地址后面加上一个斜线 “/”，然后写上网络前缀所占的比特数（这个数值 对应于三级编址中子网掩码中比特 1 的个数）。 CIDR 将网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成 “CIDR 地址块”。