计算机网络与通信(第7章)
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网络层实现分组跨越互联网的传输
7.1.2 网络互联的关键设备－路由器
路由器是网络互联的关键设备，路由器系统构成了互联网基 本的交通网络系统。
第3层交换机也称作交换路由器，使用专用集成电路ASIC对 分组进行更迅速的处理。高速交换路由器:GSR(Gigabit Switch Router)和TSR(Terabit Switch Router)。
IP地址分为A，B，C，D，E 5类，二级的IP地址有如 下特点：
net-id 可用于将数据报路由到目的网络； host-id可用于将数据报路交付到本网络上的主机； 简化了路由表。
点分十进制记法(dotted decimal notation)。
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
IP地址格式
IP定义了网际层的PDU，规定了它的格式； IP软件实现数据报转发功能，选择发送的路由并转发； IP还包括了一组体现了不可靠、尽力分组传送的规则。
7.2 网际协议
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
分类IPv4地址
32比特长度的二级地址，包括三个字段：
类别字段； 网络号字段net-id； 主机号字段host-id。
7.2.3 IP数据报分片与重组
IP数据报分片(Fragmentation)
数据报分片示例
7.2.3 IP数据报分片与重组
片重组(reassembly) 分片与重组控制
分片和重组控制有关 的字段有三个，即标识 （identification）字段、标志（flags）字段和片偏移 (fragment offset)字段。
全为0 host-id 本地网络上主机号为host-id的主机，只作源地址
全为1 net-id
全为1 本地网络上有限广播（limited broadcast），各路由器都不转发，只 作目的地址
全为1 向net-id标识的网络定向广播（directed broadcast），只作目的地址
net-id 全为0 标识一个网络
网络互联组成互联网
7.1.1 Internet构造基础－网络互联
跨越使用不同标准的异构的网络进行通信，即实现网络互联， 是构造互联网的基础。互联网技术在底层网络与用户之间加 入了中间层次，互联底层网络，使它们互通，并屏蔽底层细 节，向用户提供通用一致的网络服务。
实现网络互联是网络层的核心功能，网络层的协议实现了分 组跨越互联网的传输。
第7章 网络互联
7.1 概述 7.2 网际协议 7.3 地址解析协议 7.4 因特网控制报文协议 7.5 无类别域间路由 7.6 路由协议（不讲） 7.7 IP多播（不讲） 7.8 下一代网际协议IPv6
7.1 概述
7.1.1 Internet构造基础－网络互联
若干个底层网络（LAN、MAN、WAN乃至点对点链 路等），通过路由器（router）互连在一起便组成 了互联网（internet）。互联网是网络的集合。
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
IP地址的范围
类别
最大 网络数
网络号范围
每个网络中 最大主机数
主机号范围
IP地址范围
A
126
1~126
16777214
0.0.1~255.255.254
1.0.0.1~ 126.255.255.254
B
16382 128.1~191.254
65534
0.1~255.254
128.1.0.1~ 191.254.255.254
C 2097150
192.0.1~
254
Biblioteka Baidu
223.225.254
1~254
192.0.1.1~ 223.255.254.254
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
特殊形式的IP地址
IP地 址 网络号 主机号
用途
全为0 全为0 表示本主机，只作源地址，启动时用，之后获得了IP地址不再使用
（Network Address Translation）即网络地址转换 。
类别
地址块
地址范围
A
1
B
16
10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 172.16.0.0 ~ 176.16.255.255
C
256
192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
7.2.2 IP数据报格式
IP数据报格式
7.2.3 IP数据报分片与重组
IP数据报封装中的问题
IP数据报是封装在底层网络的帧中传送的，封装是影 响传输效率的一个重要因素，最大传输单元MTU （Maximum Transfer Unit）。
IP的作法是：选择一个合适的初始数据报大小，使其 在源站所在网络上能进行最大限度的封装。同时，IP 协议提供一种分片机制，在路径中如果经过MTU较小 的网络，就将数据报分片进行传输。分片总是出现在 网络的交界处，由路由器负责。分片到达目的站后， IP将分片重组。
127
任意 本地软件回送测试(loopback test)，Internet上不能出现这种地址
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
划分子网(subnetting)
将单位自己控制的host-id字段中的前若干比特划分出来作为子网号 （subnet-id），在本单位内使用路由器将各子网互连。子网号使用 多少比特，单位根据需要自己决定。划分的子网和子网中的主机， 不使用全0和全1的子网号和主机号，称为变长子网划分（variablelength subnetting），相当于使用了三级地址。
子网掩码(Subnet Mask)
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
私有地址
私有地址看空间可以被许多专用网络自由使用，仅在 一个专用网络内保证唯一即可。私有地址也能和公有 地址在企业内混合使用。
私有地址网络上的主机需要访问Internet服务，私有地
址网络需要通过NAT路由器连接到Internet。NAT
路由器 的结构
7.1.3 网际层的服务和协议
网际层负责将分组从源主机传送到目的主机，提供无 连接的(Connectionless)、不可靠的(Unreliable)但尽 力而为的(Best-Effort)分组传送服务。
网际层实现这种服务的分组传送机制为网际协议 (internet protocol)，通常称为IP协议，它主要提供三 个方面的内容：
7.1.2 网络互联的关键设备－路由器
路由器是网络互联的关键设备，路由器系统构成了互联网基 本的交通网络系统。
第3层交换机也称作交换路由器，使用专用集成电路ASIC对 分组进行更迅速的处理。高速交换路由器:GSR(Gigabit Switch Router)和TSR(Terabit Switch Router)。
IP地址分为A，B，C，D，E 5类，二级的IP地址有如 下特点：
net-id 可用于将数据报路由到目的网络； host-id可用于将数据报路交付到本网络上的主机； 简化了路由表。
点分十进制记法(dotted decimal notation)。
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
IP地址格式
IP定义了网际层的PDU，规定了它的格式； IP软件实现数据报转发功能，选择发送的路由并转发； IP还包括了一组体现了不可靠、尽力分组传送的规则。
7.2 网际协议
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
分类IPv4地址
32比特长度的二级地址，包括三个字段：
类别字段； 网络号字段net-id； 主机号字段host-id。
7.2.3 IP数据报分片与重组
IP数据报分片(Fragmentation)
数据报分片示例
7.2.3 IP数据报分片与重组
片重组(reassembly) 分片与重组控制
分片和重组控制有关 的字段有三个，即标识 （identification）字段、标志（flags）字段和片偏移 (fragment offset)字段。
全为0 host-id 本地网络上主机号为host-id的主机，只作源地址
全为1 net-id
全为1 本地网络上有限广播（limited broadcast），各路由器都不转发，只 作目的地址
全为1 向net-id标识的网络定向广播（directed broadcast），只作目的地址
net-id 全为0 标识一个网络
网络互联组成互联网
7.1.1 Internet构造基础－网络互联
跨越使用不同标准的异构的网络进行通信，即实现网络互联， 是构造互联网的基础。互联网技术在底层网络与用户之间加 入了中间层次，互联底层网络，使它们互通，并屏蔽底层细 节，向用户提供通用一致的网络服务。
实现网络互联是网络层的核心功能，网络层的协议实现了分 组跨越互联网的传输。
第7章 网络互联
7.1 概述 7.2 网际协议 7.3 地址解析协议 7.4 因特网控制报文协议 7.5 无类别域间路由 7.6 路由协议（不讲） 7.7 IP多播（不讲） 7.8 下一代网际协议IPv6
7.1 概述
7.1.1 Internet构造基础－网络互联
若干个底层网络（LAN、MAN、WAN乃至点对点链 路等），通过路由器（router）互连在一起便组成 了互联网（internet）。互联网是网络的集合。
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
IP地址的范围
类别
最大 网络数
网络号范围
每个网络中 最大主机数
主机号范围
IP地址范围
A
126
1~126
16777214
0.0.1~255.255.254
1.0.0.1~ 126.255.255.254
B
16382 128.1~191.254
65534
0.1~255.254
128.1.0.1~ 191.254.255.254
C 2097150
192.0.1~
254
Biblioteka Baidu
223.225.254
1~254
192.0.1.1~ 223.255.254.254
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
特殊形式的IP地址
IP地 址 网络号 主机号
用途
全为0 全为0 表示本主机，只作源地址，启动时用，之后获得了IP地址不再使用
（Network Address Translation）即网络地址转换 。
类别
地址块
地址范围
A
1
B
16
10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 172.16.0.0 ~ 176.16.255.255
C
256
192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
7.2.2 IP数据报格式
IP数据报格式
7.2.3 IP数据报分片与重组
IP数据报封装中的问题
IP数据报是封装在底层网络的帧中传送的，封装是影 响传输效率的一个重要因素，最大传输单元MTU （Maximum Transfer Unit）。
IP的作法是：选择一个合适的初始数据报大小，使其 在源站所在网络上能进行最大限度的封装。同时，IP 协议提供一种分片机制，在路径中如果经过MTU较小 的网络，就将数据报分片进行传输。分片总是出现在 网络的交界处，由路由器负责。分片到达目的站后， IP将分片重组。
127
任意 本地软件回送测试(loopback test)，Internet上不能出现这种地址
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
划分子网(subnetting)
将单位自己控制的host-id字段中的前若干比特划分出来作为子网号 （subnet-id），在本单位内使用路由器将各子网互连。子网号使用 多少比特，单位根据需要自己决定。划分的子网和子网中的主机， 不使用全0和全1的子网号和主机号，称为变长子网划分（variablelength subnetting），相当于使用了三级地址。
子网掩码(Subnet Mask)
7.2.1 分类IPv4地址及子网划分
私有地址
私有地址看空间可以被许多专用网络自由使用，仅在 一个专用网络内保证唯一即可。私有地址也能和公有 地址在企业内混合使用。
私有地址网络上的主机需要访问Internet服务，私有地
址网络需要通过NAT路由器连接到Internet。NAT
路由器 的结构
7.1.3 网际层的服务和协议
网际层负责将分组从源主机传送到目的主机，提供无 连接的(Connectionless)、不可靠的(Unreliable)但尽 力而为的(Best-Effort)分组传送服务。
网际层实现这种服务的分组传送机制为网际协议 (internet protocol)，通常称为IP协议，它主要提供三 个方面的内容：