第5章 网络互连及其协议
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第五章网络互连和ip地址精品PPT课件
第一，设计者没有预示到PC会普及的如此之快，网上的主 机数目的急剧增长。
第二，IP地址在使用时有很大的浪费。 例：某单位申请到B类地址，B类可容纳6.5万个，该单位
有1万台主机，其余：5.5万个IP地址浪费。
如何划分子网
• 根据地理分布特点划分 – 易于组网技术实现 • 楼群内采用局域网技术构成子网 • 楼群间选择合适的传输媒体和互Байду номын сангаас设备使不同子 网互连 – 节省经费
私有地址
用于企业内部网的IP地址，不会被任何
INTERNET上的路由器转发
➢10.0.0.0—10.255.255.255 A类地址
一个
➢172.16.0.0—172.31.255.255 地址
16个B类
➢192.168.0.0—192.168.255.255 256个C类地 址
IP地址的特性
• 提供全网统一、有效的地址模式
130.1.1.1
主机
主机
主机
130.1.m.11
主机
主机
130.n.*.*
主机
二、IP地址与物理地址
IP地址
首部 应用层数据 TCP报文
硬件地址
首部
数据 IP数据报
网络层及以上 使用IP地址
首部
尾部
Data link及以下 使用硬件地址
MAC帧 （1）IP地址放在IP数据报的首部（在网络层以上使用）。
Internet的网际协议IP
一、IP协议概述 IP协议是TCP/IP体系中二个中最主要的协议
之一，与IP协议配套使用的还有三个协议：
• 地址解析协议ARP(Address Resolution
Protocol)
第二，IP地址在使用时有很大的浪费。 例：某单位申请到B类地址，B类可容纳6.5万个，该单位
有1万台主机，其余：5.5万个IP地址浪费。
如何划分子网
• 根据地理分布特点划分 – 易于组网技术实现 • 楼群内采用局域网技术构成子网 • 楼群间选择合适的传输媒体和互Байду номын сангаас设备使不同子 网互连 – 节省经费
私有地址
用于企业内部网的IP地址，不会被任何
INTERNET上的路由器转发
➢10.0.0.0—10.255.255.255 A类地址
一个
➢172.16.0.0—172.31.255.255 地址
16个B类
➢192.168.0.0—192.168.255.255 256个C类地 址
IP地址的特性
• 提供全网统一、有效的地址模式
130.1.1.1
主机
主机
主机
130.1.m.11
主机
主机
130.n.*.*
主机
二、IP地址与物理地址
IP地址
首部 应用层数据 TCP报文
硬件地址
首部
数据 IP数据报
网络层及以上 使用IP地址
首部
尾部
Data link及以下 使用硬件地址
MAC帧 （1）IP地址放在IP数据报的首部（在网络层以上使用）。
Internet的网际协议IP
一、IP协议概述 IP协议是TCP/IP体系中二个中最主要的协议
之一，与IP协议配套使用的还有三个协议：
• 地址解析协议ARP(Address Resolution
Protocol)
计算机等级考试三级网络教程第5章 因特网基础
E 类地址 1 1 1 1 0
保留为今后使用
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 B 类地址 1 0 net-id 16 bit C 类地址 1 1 0 net-id 24 bit 1 10 D 类地址 A1类地址的网络号字段地 址 多 播 net-id host-id 8 bit host-id 16 bit host-id 24 bit
网络互连与Internet 第5章 网络互连与Internet
分类 IP 地址
每一类地址都由两个固定长度的字段组成， 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） ，它标志主机（或路由器） 所连接到的网络， 所连接到的网络， 而另一个字段则是主机号 hostid，它标志该主机（或路由器）。 ，它标志该主机（或路由器） 地址可以记为： 两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 ::= { <网络号 <主机号 网络号>, 主机号 主机号>} 网络号 (5-1)
网络互连与Internet 第5章 网络互连与Internet
2. IP 地址及其表示方法 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。 IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机 （ 或路 地址就是给每个连接在因特网上的主机（ 由器） 由器）分配一个在全世界范围是惟一的 32 bit 的标 识符。 识符。 IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配 进行分配
第5章 网络互连技术
第5章 网络互联技术
5
⑵ 网桥的功能
④网桥具有网络管理功能，对扩展网络的状态进行监督，以便 更好地调整网络拓扑逻辑结构，有些网桥还可以对转发和丢失的帧 进行统计，以便进行系统维护。
⑶ 网桥的分类
①目前的网桥标准有两个，分别由IEEE的802.1与802.5两个分 委员会制定，它们的区别在于路由选择策略不同。基于这两种标准 有两种网桥： ·透明网桥 透明网桥由各网桥自己来决定路由选择，局域网上的各节点 不负责路由选择。 ·源路由选择网桥 源路选网桥由发送帧的源节点负责路由选择。网桥假定每个 节点在发送帧时，都已经 清楚地知道发往各个目的节点的路由， 源节点在发送帧时需要将详细的路由信息放在帧的首部。
第5章
网络互联技术
8
4、路由器
⑶路由器的分类
②按照性能和价格高低，路由器可分为： 高端路由器：通常，背板交换能力大于20Gbps，包交换能力大于20 Gbps的路 由器称为高端路由器。 中端路由器：介于高、低端之间的路由器称为中端路由器。 低端路由器：包交换能力小于1 Gbps的路由器称为低端路由器。 高端路由器是线速路由器，能以媒体速率转发数据报，中低端路由器是非线 速路由器。 ③从网络的位置划分，路由器可分为： 核心路由器：核心路由器位于网络中心，通常使用高端路由器，要求快速的包 交换能力与高速的网络接口。 接入路由器：接入路由器位于网络的边缘，通常使用中低端路由器，要求相对 低速的端口和较强的接入控制能力。
第5章 网络互联技术
14
6、 交换机
⑸ 交换机的分类
⑴按适应的网络，交换机可分为以太网交换机、令牌环交换机、FDDI交 换机、ATM交换机、快速以太网交换机等。 ⑵根据交换所完成的功能在OSI参考模型中的层次，可分为第二层交换 机、第三层交换机和第四层交换机。 ⑶按照网络构成方式来分，可将交换机分为核心层交换机、会聚层交 换机和接入层交换机。
5
⑵ 网桥的功能
④网桥具有网络管理功能，对扩展网络的状态进行监督，以便 更好地调整网络拓扑逻辑结构，有些网桥还可以对转发和丢失的帧 进行统计，以便进行系统维护。
⑶ 网桥的分类
①目前的网桥标准有两个，分别由IEEE的802.1与802.5两个分 委员会制定，它们的区别在于路由选择策略不同。基于这两种标准 有两种网桥： ·透明网桥 透明网桥由各网桥自己来决定路由选择，局域网上的各节点 不负责路由选择。 ·源路由选择网桥 源路选网桥由发送帧的源节点负责路由选择。网桥假定每个 节点在发送帧时，都已经 清楚地知道发往各个目的节点的路由， 源节点在发送帧时需要将详细的路由信息放在帧的首部。
第5章
网络互联技术
8
4、路由器
⑶路由器的分类
②按照性能和价格高低，路由器可分为： 高端路由器：通常，背板交换能力大于20Gbps，包交换能力大于20 Gbps的路 由器称为高端路由器。 中端路由器：介于高、低端之间的路由器称为中端路由器。 低端路由器：包交换能力小于1 Gbps的路由器称为低端路由器。 高端路由器是线速路由器，能以媒体速率转发数据报，中低端路由器是非线 速路由器。 ③从网络的位置划分，路由器可分为： 核心路由器：核心路由器位于网络中心，通常使用高端路由器，要求快速的包 交换能力与高速的网络接口。 接入路由器：接入路由器位于网络的边缘，通常使用中低端路由器，要求相对 低速的端口和较强的接入控制能力。
第5章 网络互联技术
14
6、 交换机
⑸ 交换机的分类
⑴按适应的网络，交换机可分为以太网交换机、令牌环交换机、FDDI交 换机、ATM交换机、快速以太网交换机等。 ⑵根据交换所完成的功能在OSI参考模型中的层次，可分为第二层交换 机、第三层交换机和第四层交换机。 ⑶按照网络构成方式来分，可将交换机分为核心层交换机、会聚层交 换机和接入层交换机。
《计算机网络实用技术》-第5章 网络的扩展与互连技术
(1) 中继器——常用于局域网的扩展，在物理
层实现互连。
(3) 网桥——主要用于局域网与局域网之间的 互连，是一种在数据链路层实现互连的存储转发设 备。 (4) 以太网交换机——工作在OSI模型的数据链 路层，过滤、转发和涌出基于每帧目的端地址的帧 的网络设备。
(5) 路由器——是用来连接多个不同的网络或 网段，它工作在OSI模型的第三层，即网络层，它决 定网络通信能够通过的最佳路径。 (6) 网关——是用来连接两个协议差别很大的 计算机网络，又称为网络协议转换器，它工作在OSI 模型
接收通过RS-232接口从计算机或终端送来的数据。 这些数据被调制为具有音频频段的模拟信号送入电 话线。接收端的调制解调器解调信号，生成数字信 号送入计算机或终端。
图5-7 RS-232和调制解调器
1.内置调制解调器 调制解调器有内置式和外置式，内置式和普通 的计算机插卡一样，都称为传真卡，外置式的却只 能叫做调制解调器或Modem了。如图5-8所示。
且也是集线器的理想替代物。 与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进 了性能： （1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞 吐量。 （2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工 作组，每个端口连接一台设备 或连接一个工作组， 有效地解决拥挤现象。这种方法人们称之为网络微 分段（Micro一segmentation）技术。 （3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交 换机的使用和管理带来了更大的灵活性。 （4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络 系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普 通的客户机。
5．2．1中继器(REPEATER)
5G移动通信技术 第五章 5G核心网和接口协议
5.1.3 5G核心网的网络功能
在AMF的单个实例中可以支持部分或全部AMF功能，无论网络功能的数量如何，UE和CN之间的每个接 入网络只有一个NAS接口实例，至少实现NAS安全性和移动性管理的网络功能之一。 除了上述AMF的功能之外，AMF还可以包括以下功能以支持非3GPP接入网络： (1) 支持N2接口与N3IWF(Non-3GPP InterWorking Function，非3GPP互操作功能)互操作。在该接口 上，可以不应用通过3GPP接入定义的一些信息(例如3GPP小区标识)和过程(例如与切换相关过程)， 并且可以应用不适用于3GPP接入的非3GPP接入特定信息。 (2) UE通过N3IWF支持NAS信令。由3GPP接入的NAS信令支持的一些过程可能不适用于不可信的非 3GPP(例如寻呼)接入。 (3) 支持对通过N3IWF连接的UE进行认证。 (4) 管理通过非3GPP接入连接或通过3GPP和非3GPP同时连接的UE的移动性、认证和单独的安全上下 文状态。 (5) 支持管理混合的RM(注册管理)上下文，该上下文对3GPP和非3GPP访问有效。 (6) 支持管理针对UE的专用CM(连接管理)上下文，用于通过非3GPP接入进行连接。
5.1.3 5G核心网的网络功能
5．PCF的主要功能
(1) 支持统一的策略框架来管理网络行为； (2) 为控制平面功能提供策略规则并强制执行； (3) 访问与UDR中的策略决策相关的用户信息，PCF访问位于与PCF相同的PLMN中的UDR。
6．UDM的主要功能 (1) 生成3GPP AKA(Authentication and Key Agreement，认证与密钥协商)身份验证凭证； (2) 用户识别处理，例如对5G系统中每个用户的SUPI(SUbscription Permanent Identifier，订 购永久标识符)进行存储和管理； (3) 支持对需要隐私保护的用户隐藏用户标识符； (4) 基于用户数据的接入授权，例如漫游限制； (5) NF注册管理UE的各种服务，例如为UE存储AMF服务信息，为UE的PDU会话存储SMF服务信息； (6) 保持服务/会话的连续性，例如通过SMF/DNN的分配保持正在进行的会话和服务不中断； (7) 支持MT-SMS(Mobile Terminate SMS，手机收短信，即服务提供商发给用户的信息)； (8) 合法拦截功能； (9) 用户管理；
计算机通信与网络_第5章习题答案
第五章练习题答案5.1 网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？答:网络互连使得相互连接的网络中的计算机之间可以进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看,这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。
网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流,促成了当今的信息世界。
需要解决的问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度;不同的网络介入机制;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;等等。
注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通,实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。
5.2 转发器、网桥和路由器都有何区别?答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。
转发器是物理层的中继系统。
网桥是数据链路层的中继系统。
路由器是网络层的中继系统。
在网络层以上的中继系统为网关。
2）当中继系统是转发器或网桥时,一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。
路由器其实是一台专用计算机,用来在互连网中进行路由选择。
一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。
5.３试简单说明IP、ARP、RＡRP和IＣMP协议的作用。
答:IＰ:网际协议，TCP/IP体系中两个最重要的协议之一，IＰ使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。
无连接的数据报传输. 数据报路由。
ARP(地址解析协议）实现地址转换,将IP地址映射成物理地址。
ＲAＲＰ(逆向地址解析协议)将物理地址映射成ＩP 地址。
ＩCMP：Inteｒｎet控制消息协议,进行差错控制和传输控制,减少分组的丢失。
注:IＣMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试,允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。
ＩP 协议只是尽最大可能交付,至于交付是否成功，它自己无法控制。
网络互连技术
用集线器实现主机互联：
5.2.2 数据链路层网络互联设备 （网桥与二层交换机） 网桥是在数据链路层上实现网络互连 的设备，二层交换机是一种多端口的 网桥，主要用于交换式网络中。
网桥的功能：
（1）网桥能够互连两个采用不同数据 链路层协议、不同传输介质、不同传输 速率的网络。 （2）网桥通过存储转发和地址过滤方 式实现互连网络之间的通信。 （3）用网桥互连的网络在数据链路层 以上采用相同的协议。
路由器到最后一比特从路由器输出的时间 间隔。 ●VPN支持能力：通常路由器都能支持 VPN。 ●大家在选择路由器的时候可以从上述几 个方面入手，选择合适的产品。
3、 路由表
路由器的主要工作就是通过路由表为 经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传 输路径，并将该数据有效地传送到目的站 点。 路由表根据其的生成方式，可以分为 静态路由表和动态路由表两种：
Console AUX
路由器的硬件连接
路由器与局域网接入设备之间的连接
AUI接口的连接方法
路由器的硬件连接
路由器与广域网接入设备之间的连接
Байду номын сангаас
异步串口和路由器连接
路由器的硬件连接
路由器与广域网接入设备之间的连接
同步串口 和路由器连接
路由器的硬件连接
路由器与广域网接入设备之间的连接
ISDN BRI接口连接
路由器物理结构
处理器
路由器存储器
只读内存（ROM） 闪存（FLASH） 随机存取内存（RAM） 非易失性RAM（NVRAM）
路由器接口及连接线缆
●局域网接口：
AUI接口 RJ-45接口
SC接口
路由器接口及连接线缆
●广域网接口：
高速同步串口
计算机网络_第5章习题答案解析
计算机⽹络_第5章习题答案解析第五章练习题答案5.1⽹络互连有何实际意义？进⾏⽹络互连时，有哪些共同的问题需要解决？答：⽹络互连使得相互连接的⽹络中的计算机之间可以进⾏通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这些相互连接的计算机⽹络组成了⼀个⼤型的计算机⽹络。
⽹络互连可以使处于不同地理位置的计算机进⾏通信，⽅便了信息交流，促成了当今的信息世界。
需要解决的问题有：不同的寻址⽅案；不同的最⼤分组长度；不同的⽹络介⼊机制；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；等等。
注：⽹络互连使不同结构的⽹络、不同类型的机器之间互相连通，实现更⼤范围和更⼴泛意义上的资源共享。
5.2转发器、⽹桥和路由器都有何区别？答：1）转发器、⽹桥、路由器、和⽹关所在的层次不同。
转发器是物理层的中继系统。
⽹桥是数据链路层的中继系统。
路由器是⽹络层的中继系统。
在⽹络层以上的中继系统为⽹关。
2）当中继系统是转发器或⽹桥时，⼀般并不称之为⽹络互连，因为仍然是⼀个⽹络。
路由器其实是⼀台专⽤计算机，⽤来在互连⽹中进⾏路由选择。
⼀般讨论的互连⽹都是指⽤路由器进⾏互连的互连⽹络。
5.3试简单说明IP、ARR RARP⼝ICMP协议的作⽤。
答：IP :⽹际协议，TCP/IP体系中两个最重要的协议之⼀，IP使互连起来的许多计算机⽹络能够进⾏通信。
⽆连接的数据报传输?数据报路由。
ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址。
RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP地址。
ICMP： Internet 控制消息协议，进⾏差错控制和传输控制，减少分组的丢失。
注：ICMP协议帮助主机完成某些⽹络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是⾼层协议应该完成的事情。
IP协议只是尽最⼤可能交付，⾄于交付是否成功，它⾃⼰⽆法控制。
计算机网络基础与应用-网络互连
5．2 网络互连设备
常用的网络互连设 备有中继器、网桥、
路由器和网关。
5．2．1中继器、集线器
中继器又被称为转发器，中继器工作在物理层， 对于高层协议完全透明，它是局域网互联的最
简单的设备。
集线器也称为集中器，作用与中继器类似，其 也工作在物理层，具有信号放大功能，它与一 般中继器的区别仅在于能够提供更多的端口服
（3）FLASH （快速闪存
（4）ROM （只读存储器
2．路由器工作原理
路由器的主要工作就是为经过路由器的每个 分组（Packet，亦称包）寻找一条最佳传输 路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。
2．路由器的功能
路径选择。 数据转发。
3．路由器的分类
（3）按照结 构划分
（4）按照应 用划分
（5）按照所 处网络位置
划分
（2）按照功 能划分
（1）按照网 络协议划分
（6）按照性 能划分
5．2．6 网关
网关又称网间连接器或协议转 换器。其工作在OSI七层模型 的传输层或更高层，即在传输 层以上实现网络的互连。网关 能够连接两个高层协议完全不 同的网络，网关能将收到的信 息转换为目的网络所能接收的
数据格式，
5．2．6 网关
路。
（2）互联，指网络 在物理和逻辑上，尤 其是逻辑上的连接。
（3）互通，指两个 网络之间可以交换数
据。
（4）互操作，指网 络中不同计算机系统 之间具有透明地访问 对方资源的能力。
2．互连的要求
（1）在互连的网 络之间提供链路， 至少有物理线路
和数据线路。
（2）在不同网络 结点的进程之间 提供适当的路由 来交换数据。
（3）提供网络记 账服务，记录网 络资源使用情况。
(完整版)计算机网络_第5章习题答案
第五章练习题答案5.1 网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？答：网络互连使得相互连接的网络中的计算机之间可以进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。
网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。
需要解决的问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；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；等等。
注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。
5.2 转发器、网桥和路由器都有何区别？答：1）转发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。
转发器是物理层的中继系统。
网桥是数据链路层的中继系统。
路由器是网络层的中继系统。
在网络层以上的中继系统为网关。
2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。
路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。
一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。
5.3 试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP协议的作用。
答：IP：网际协议，TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。
无连接的数据报传输. 数据报路由。
ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址。
RARP（逆向地址解析协议）将物理地址映射成IP 地址。
ICMP：Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。
注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。
IP 协议只是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。
计算机等级考试三级网络教程第5章因特网基础精品PPT课件
第5章 网络互连与Internet
第5章 （因特网）Internet基础 Internet
是由成千上万个 网络互联起来的规模 空前的超级计算机网络
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第5章 网络互连与Internet
5.1 Internet为我们提供什么
5.1.1 丰富信息资源 5.1.2 快捷的通信服务 5.1.3 方便的电子商务
第5章 网络互连与Internet
图5-3 给出了以上三种接入方法的网络结构示意图
第5章 网络互连与Inter终端方式是用户进入Internet最简单的方式， 通过电话拨号进入一个提供Internet服务的联机（On-Line） 服务系统，通过联机服务系统使用Internet服务的方法。 用户使用这种方式需要以下配备： ✓计算机（PC 386以上）； ✓调 制 解 调 器 （ Modem ， 速 率 为 14.4Kbps 、 28.8Kbps 、 33.6Kbps、56Kbps）； ✓电话线； ✓ 标准的通信软件； ✓在所选择的ISP那里申请一个账号。
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第5章 网络互连与Internet
5.2.2 Internet的组成
主干网络
网关 1
网关 2 核心网关 网关n
自治系统 1
自治系统 2
自治系统 n
图5-1 使用自治系统组成Internet的体系结构
第5章 网络互连与Internet
主干网络
自治系统
自治系统
网关
网网 关关
网关
网关
网络
网络
网络
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
第5章 （因特网）Internet基础 Internet
是由成千上万个 网络互联起来的规模 空前的超级计算机网络
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第5章 网络互连与Internet
5.1 Internet为我们提供什么
5.1.1 丰富信息资源 5.1.2 快捷的通信服务 5.1.3 方便的电子商务
第5章 网络互连与Internet
图5-3 给出了以上三种接入方法的网络结构示意图
第5章 网络互连与Inter终端方式是用户进入Internet最简单的方式， 通过电话拨号进入一个提供Internet服务的联机（On-Line） 服务系统，通过联机服务系统使用Internet服务的方法。 用户使用这种方式需要以下配备： ✓计算机（PC 386以上）； ✓调 制 解 调 器 （ Modem ， 速 率 为 14.4Kbps 、 28.8Kbps 、 33.6Kbps、56Kbps）； ✓电话线； ✓ 标准的通信软件； ✓在所选择的ISP那里申请一个账号。
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第5章 网络互连与Internet
5.2.2 Internet的组成
主干网络
网关 1
网关 2 核心网关 网关n
自治系统 1
自治系统 2
自治系统 n
图5-1 使用自治系统组成Internet的体系结构
第5章 网络互连与Internet
主干网络
自治系统
自治系统
网关
网网 关关
网关
网关
网络
网络
网络
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
第5章网络互联协议.
网络层网络互连协议ipicmptcp报文ip数据报mac应用层数据首部首部尾部首部链路层及以下使用硬件地址硬件地址网络层及以上使用ip地址ip地址531ip地址与物理地址mac53ip地址转换协议arprarpha硬件地址路由器局域网局域网局域网通信的路径查找路由表查找路由表1在ip网络层只能看到ip数据报的传递2路由器只根据目的站的ip地址的网络号进行路由选择3在各类物理网络中只能看见mac帧按照物理地址传递4ip网络层屏蔽掉下层物理网络的差异ip层可采用统一的ip地址进行路由选择531ip地址与物理地址mac53ip地址转换协议arprarp第五讲
主机地址由获得网络地址的单位分配；路由器只根据目标主机所连接的网络 地址进行分组转发，减少路由表及路由选择的强度。 IP地址只是表示一个接口，一台网络设备链接到两个物理网络时，必须有 两个相应的IP地址。 同一个物理网络拥有相同的网络标识，不同的物理网络必须用路由器连接。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
126.x.y.z
191.255.y.z 223.255.255.z 主机终止号 Ｗ.255.255.254 w.x.255.254 w.x.y.254
126(27-2)
214 221 主机数 224-2 216-2 28-2
D类地址为多播地址，224.0.0.0---239.255.255.255.不分网络和主机 位，数据报传送到网络中选定的主机子集中。
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。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.1 网络互联：互联网和IP网络
5.1.3 IP互联网提供的服务
应用层 H1 运输层 网络层 数据链路层 物理层
主机地址由获得网络地址的单位分配；路由器只根据目标主机所连接的网络 地址进行分组转发，减少路由表及路由选择的强度。 IP地址只是表示一个接口，一台网络设备链接到两个物理网络时，必须有 两个相应的IP地址。 同一个物理网络拥有相同的网络标识，不同的物理网络必须用路由器连接。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
126.x.y.z
191.255.y.z 223.255.255.z 主机终止号 Ｗ.255.255.254 w.x.255.254 w.x.y.254
126(27-2)
214 221 主机数 224-2 216-2 28-2
D类地址为多播地址，224.0.0.0---239.255.255.255.不分网络和主机 位，数据报传送到网络中选定的主机子集中。
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。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.1 网络互联：互联网和IP网络
5.1.3 IP互联网提供的服务
应用层 H1 运输层 网络层 数据链路层 物理层
第5章网络互联协议.
光纤数字数据网 DDN
以太网
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.1、网络互连：互联网与IP网络
5.1.1 网络互联的必要性
任何一个有限的物理网络，在物理连接空间上都是有限的。我们目前所学 习的物理网络都是在物理层和数据链路层进行协议控制。要实现远程通信和 资源共享，就必须通过许多的物理网络互联在一起。如图所示。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.2、IP地址的编码与寻址技术 1、IPV4协议寻址技术
（2）IP地址的分类 根据网络地址与主机地址在IP中所占位数不同可以将IP地址分为五类A B C D E． 0
Ａ类 B类 C类 D类
7 0 1 0 110 1110
网络标识
16
24
31
主机标识
E类
1111
R2
3 2 1
R3
3 2 1 2 1
主机 H1
间接交付
R1
间接交付
R2 间接交付
R3
R5
3
间接交付 R5
2 1 2 1
R4 R4
3 2 1 2 1
主机 H2
5 4 3 2 1
H2
每一台主机都有两个地址：MAC物理地址和IP逻辑地址。MAC地址是各种 物理网络数据传输的依据，IP地址是实现网间互连的逻辑地址。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.2、IP地址的编码与寻址技术 5.2.1、IPV4协议编址技术
（2）IP地址的分类 类 网络起始号 网络终止号 网络数
A
B C 类 A B C
1.x.y.z
128.0.y.z 192.0.0.z 主机起始号 ｗ.0.0.1 w.x.0.1 w.x.y.1
以太网
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.1、网络互连：互联网与IP网络
5.1.1 网络互联的必要性
任何一个有限的物理网络，在物理连接空间上都是有限的。我们目前所学 习的物理网络都是在物理层和数据链路层进行协议控制。要实现远程通信和 资源共享，就必须通过许多的物理网络互联在一起。如图所示。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.2、IP地址的编码与寻址技术 1、IPV4协议寻址技术
（2）IP地址的分类 根据网络地址与主机地址在IP中所占位数不同可以将IP地址分为五类A B C D E． 0
Ａ类 B类 C类 D类
7 0 1 0 110 1110
网络标识
16
24
31
主机标识
E类
1111
R2
3 2 1
R3
3 2 1 2 1
主机 H1
间接交付
R1
间接交付
R2 间接交付
R3
R5
3
间接交付 R5
2 1 2 1
R4 R4
3 2 1 2 1
主机 H2
5 4 3 2 1
H2
每一台主机都有两个地址：MAC物理地址和IP逻辑地址。MAC地址是各种 物理网络数据传输的依据，IP地址是实现网间互连的逻辑地址。
第五讲：网络层网络互连协议IP/ICMP
5.2、IP地址的编码与寻址技术 5.2.1、IPV4协议编址技术
（2）IP地址的分类 类 网络起始号 网络终止号 网络数
A
B C 类 A B C
1.x.y.z
128.0.y.z 192.0.0.z 主机起始号 ｗ.0.0.1 w.x.0.1 w.x.y.1
网络互连和网络层协议
网桥还可以检测出并丢弃出现问题的数据包
最重要的是网桥能够突破原来的最大传输距离的 限制从而可以方便地扩充网络
6.1.3 网络互连设备
▪ 交换机
• 交换机可以把一个网络从逻辑上划分成几个较小的段
• 交换机属于OSI 模型的数据链路层，并且，它还能够 解析出MAC 地址信息
从这个意义上讲，交换机与网桥相似。事实上，它相当于多 个网桥。
它能够读取目标地址信息(MAC)，并决定是否向网络的 其他段转发(重发)数据包，而且，如果数据包的目标 地址与源地址位于同一段，就可以把它过滤掉
当节点通过网桥传输数据时，网桥就会根据已知的MAC 地址和它们在网络中的位置建立地址表。网桥利用地 址表来决定是转发数据包还是把它过滤掉
网桥
网桥不能解析高层数据，如网络层数据，所以它们不能 分辨不同的协议
• 当一个交换机收到一个广播包时，便会把它传到所有其 他端口去，可能形成广播风暴
为了解决广播风暴问题，提高带宽的使用效率， 交换机可以从逻辑上把一些端口归并为一个广播 域，从而来组建虚拟局域网
虚拟局域网可以连接不处于同一地理位置的用户， 而且可以从一个大型局域网中组建一个较小的工 作组
交换机
网桥
• 20 世纪80 年代早期，开发网桥是为了转发 同类网络间传递的数据包。此后，网桥已经 进化到了可以处理不同类型网络间传递的数 据包
• 尽管更高级的路由器和交换机取代了很多网 桥，但它们仍然非常适合某些场合
有些网络需要利用网桥过滤传向各种不同节点的 数据以提高网络性能。这些节点因此而能用更少 的时间和资源侦听数据
• 按照互连针对哪一层，网络互连设备分为4种
中继器(Repeater) 网桥(Bridge) 路由器(Router) 网关(Gateway)
最重要的是网桥能够突破原来的最大传输距离的 限制从而可以方便地扩充网络
6.1.3 网络互连设备
▪ 交换机
• 交换机可以把一个网络从逻辑上划分成几个较小的段
• 交换机属于OSI 模型的数据链路层，并且，它还能够 解析出MAC 地址信息
从这个意义上讲，交换机与网桥相似。事实上，它相当于多 个网桥。
它能够读取目标地址信息(MAC)，并决定是否向网络的 其他段转发(重发)数据包，而且，如果数据包的目标 地址与源地址位于同一段，就可以把它过滤掉
当节点通过网桥传输数据时，网桥就会根据已知的MAC 地址和它们在网络中的位置建立地址表。网桥利用地 址表来决定是转发数据包还是把它过滤掉
网桥
网桥不能解析高层数据，如网络层数据，所以它们不能 分辨不同的协议
• 当一个交换机收到一个广播包时，便会把它传到所有其 他端口去，可能形成广播风暴
为了解决广播风暴问题，提高带宽的使用效率， 交换机可以从逻辑上把一些端口归并为一个广播 域，从而来组建虚拟局域网
虚拟局域网可以连接不处于同一地理位置的用户， 而且可以从一个大型局域网中组建一个较小的工 作组
交换机
网桥
• 20 世纪80 年代早期，开发网桥是为了转发 同类网络间传递的数据包。此后，网桥已经 进化到了可以处理不同类型网络间传递的数 据包
• 尽管更高级的路由器和交换机取代了很多网 桥，但它们仍然非常适合某些场合
有些网络需要利用网桥过滤传向各种不同节点的 数据以提高网络性能。这些节点因此而能用更少 的时间和资源侦听数据
• 按照互连针对哪一层，网络互连设备分为4种
中继器(Repeater) 网桥(Bridge) 路由器(Router) 网关(Gateway)
计算机网络互连-路由协议
末端网络 广播网络
点到点链路
R1 31 N1
31 N2
R2 区域1
1 N3
1 2
N4
R3 8
8 R4
R9
N11 3
1
N9 10 1
2
H1
R12
区域2
N10
1
2
R11
自治系统
R5 8
76
6
6
R6
7
5
R10
31
6 6
6
区域0
6 R7
1
N8
N6
1 4
6 2
N7
R8 9
区域3
N12 N13 N14
内部路由器 区域边界路由器 自治系统边界路由器
由器ID
14
OSPF：区域
• OSPF支持层次路由，进一步划分成多个区域： • 每个区域通过一个32比特的区域ID来标识 • 主干区域的区域ID为0（0.0.0.0），其他区域为本地区域 • 每个区域内部都运行一个基本链路状态路由算法 • 区域内（intra-area）路由只需根据区域内部的路由信息来选择路由 • 区域间（inter-area）路由必须通过主干区域，限制路由的规模 • 区域边界路由器ABR连接到多个区域 • 运行多个OSPF实例，每个区域一个 • ABR必须要连接到主干区域 • 两个ABR在主干区域不连通时引入虚拟链路 • 两个ABR应该连接到同一个本地区域，虚拟链路的路由通过该区域内的路由完 成 • 虚拟链路属于主干区域
• 到邻居节点的花费可通过手工配置或者通过测量延迟的方法来获得
• 发一个分组，邻居节点响应，分组来回的时间/2为链路延迟
• 测量延迟时是否考虑负载因素：排队还是队头（不考虑负载）？
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计算机网络原理
数据通信基础
练习
下图表示五个站分别连接在三个局域网上，并且用网桥B1和B2连接起来，每一个网桥 都有两个接口（1和2），开始两个网桥的转发表都是空的，以后有以下各站向其它 站发送数据：A发送给E，C发送给B，D发送给C，B发送给A，把有关数据填写在表中
接口1
B1
接口2
接口1
B2
接口2
（1）A向B发送帧
结点B和网桥B1均能收到A发送的帧，网桥按源地址A查找转发表，B1的转发表无 A的地址，将其写入转发表中，查找目的地址B，没有B的地址，通过其他端口转发 计算机网络原理
数据通信基础
（2）F向C发送帧
网桥B2通过接口2接收该帧，查找转发表，没有F，在转发表中写入地址F和接口2 B2的转发表没有C，要通过其它接口转发，C和B1收到该帧，B1记录该帧源地址 通过接口1转发该帧 计算机网络原理
如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除外）按 进行转发。 如有，则按转发表中给出的接口进行转发。 若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃 这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）。
计算机网络原理
数据通信基础
局域网1中的结点A想与结点B 通信时，结点A发出帧(源MAC 地址：0201002A10C3，目的 MAC地址：0E1002000013)， 网桥可以接收到该帧，并且根据 帧的目的地址，在转发表查询 后，确定结点A与结点B在同一 局域网之内，不需要转发， 则丢弃该帧 当结点A想与D通信时，发送帧 （源地址：0201002A10C3 目的地址：0E1002000013） 网桥根据目的地址，在转发表 查询之后，确定帧应该转发到 LAN2，网桥就会通过端口2，将 帧进行转发
计算机网络原理
数据通信基础
在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在“地址”这一栏的下面。 在转发帧时，则是根据收到的帧首部中的目的地址来转发的。 这时就把在“地址”栏下面已经记下的源地址当作目的地址，而把记下 的进入接口当作转发接口。
计算机网络原理
数据通信基础
问题：B本来就可以直接收到A发送的帧，为什么还要让 因为这两个网桥并不知道拓扑，要通过自学习过程，使用这种方式进行盲目转发 网桥1和2盲目转发这个帧？ 才能清楚网络拓扑，建立自己的转发表
4 标 生存时间
8 区分服务 识 协 议
16 标志 源 地 址
19
24 总 长 度 片 偏 移
31
版 本 首部长度
首 部 检 验 和
目 的 地 址
可变 部分 可 选 字 段 （长 度 可 变） 数 首 部 数 据 据 部 部 分 分 填 充
IP 数据报
发送在前
位 0 固 定 首 部 部 分
4 标 生存时间
丢失
H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送
虚电路服务与数据报服务的对比
对比的方面
连接的建立
终点地址 分组的转发
虚电路服务
必须有
仅在连接建立阶段使用，每 个分组使用短的虚电路号 属于同一条虚电路的分组均 按照同一路由进行转发
数据报服务
不需要
每个分组都有终点的完整地址 每个分组独立选择路由进行转 发 出故障的结点可能会丢失分组， 一些路由可能会发生变化 到达终点时不一定按发送顺序
问题：源节点怎么知道如何选择路由？
计算机网络原理
数据通信基础
为了发现合适的路由，源主机以广播方式向目的主机发 送用于探测的发现帧。 传送过程中，每个发现帧都记录经过的网桥 当发现帧到达目的节点时，会沿着各自的路由返回源主 机 源主机得到这些路由信息后，从可能的路由中选择出一 个最佳路由。 常用的方法是：如果有超过一条的路径，源主机将选择 经过的中间经过的网桥跳数最少的路径。
设计中继器的目的就是 将衰减和变形后信号， 经过接收，放大，整形 的工作过程，使得信号 的波形与幅度达到协议 规定的要求，然后在发 送出去
中继器 主机A 接收 放大 整形 发送 主机D
缆段A 中继器
缆段B
4
主机B
计算机网络原理 主机C
数据通信基础
集线器（HUB）
集线器 集线器
当集线器接收到某个结点 发送到的帧时，立即将数 据帧通过广播方式转发到 其它端口，所有连接在 集线器上的结点都能够接 收到该帧。 任何时刻，连接在集线器 中的多个结点只能有一个 结点发送，如果有两个或 两个以上的结点发送就会 出现冲突
数据通信基础
网桥分类
按照网桥转发表的建立方法，网桥可以分 为： 源路由网桥：帧的传输路径由源节点确定 透明网桥：转发表通过自学习算法获得
计算机网络原理
数据通信基础
源路由网桥
源路由网桥由发送帧的源主机负责路由选 择。 每个主机在发送帧时，将详细的路由信息 写在帧头部，网桥根据源主机确定的路由 转发帧。
数据通信基础
（3）B向A发送帧
B1从接口1收到该帧，记录源地址，查找目的地址，发现接口相同，丢弃该帧 计算机网络原理
数据通信基础
网桥在转发表中登记以下三个信息
在网桥的转发表中写入的信息除了地址和接 口外，还有帧进入该网桥的时间。 这是因为网络拓扑可能经常会发生变化，站 点也可能会更换适配器（这就改变了站点的 地址）。另外，以太网上的工作站并非总是 接通电源的。 把每个帧到达网桥的时间登记下来，就可以 在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信息 。这样就使得网桥中的转发表能反映当前网 络的最新拓扑状态。
计算机网络原理
数据通信基础
多播
“多播”可以理解为一个人向多个人（但 不是在场的所有人）说话，这样能够提高 通话的效率。如果你要通知特定的某些人 同一件事情，但是又不想让其他人知道， 使用电话一个一个地通知就非常麻烦，而 使用日常生活的大喇叭进行广播通知，就 达不到只通知个别人的目的了，此时使用 “多播”来实现就会非常方便快捷，但是 现实生活中多播设备非常少。多播如图2所 示。
计算机网络原理
数据通信基础
透 明 网 桥 的 工 作 流 程
计算机网络原理
数据通信基础
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。 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。
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)。 网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
计算机网络原理
数据通信基础
中继器的工作原理
主机A发送的信号经过500m同轴电缆传输后，已经发生了严重的信号衰减和 波形畸变，如果传输的距离大于500m，接收方就不能正确接收数字信号
计算机网络原理 （第2版）
第五章
© 2006工程兵工程学院 计算机教研室
数据通信基础
5.1 网络互连概述 5.2 网际互联协议 5.3 差错报告和控制机制 5.4 IP数据报转发 5.5 IP组播和IGMP 5.6 IPv6
计算机网络原理
数据通信基础
网络互相连接起来要使用一些中间设备
无连接的网络服务
无连接的网络服务模型又称为数据报服 务，采用数据报方式传输，分为报文交 换和分组交换
报文交换： 将报文从一个结点转发到另外一个结点， 直至到达目的结点 分组交换： 将报文分割成较小的组进行传送。每个 分组通过网络的路由是独立的
数据报服务
应用层 H1 运输层 网络层 数据链路层 物理层 IP 数据报 H2 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层
计算机网络原理
数据通信基础
什么是单播、多播和广播
“单播”（Unicast）、“多播”（ Multicast）和“广播”（Broadcast）这 三个术语都是用来描述网络节点之间通讯 方式的术语。那么这些术语究竟是什么意 思？
计算机网络原理
数据通信基础
单播
网络节点之间的通信就好像是人们之间的 对话一样。如果一个人对另外一个人说话 ，那么用网络技术的术语来描述就是“单 播”，此时信息的接收和传递只在两个节 点之间进行，如下图
当结点出故障时 所有通过出故障的结点的虚 电路均不能工作 分组的顺序 总是按发送顺序到达终点
端到端的差错处 可以由网络负责，也可以由 理和流量控制 用户主机负责
由用户主机负责
5.2 IPV4
IpV4数据包格式
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节， 是所有 IP 数据报必须具有的。 在首部的固定部分的后面是一些可选字 段，其长度是可变的。
计算机网络原理
数据通信基础
网桥的自学习和转发帧的步骤归纳
网桥收到一帧后先进行自学习。查找转发表中与收到 帧的源地址有无相匹配的项目。如没有，就在转发表 中增加一个项目（源地址、进入的接口和时间）。如 有，则把原有的项目进行更新。 转发帧。查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹 配的项目。
虚电路服务
应用层 H1 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
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
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。