課件制作人：謝希仁計算機網絡（第5版）第4章網絡層課件制作人：謝希仁第4章網絡層

4.1網絡層提供的兩種服務4.2網際協議IP 4.2.1虛擬互連網絡

4.2.2分類的IP地址

4.2.3IP地址與硬件地址

4.2.4地址解析協議ARP與逆地址解析協議

RARP 4.2.5IP數據報的格式

4.2.6IP層轉發分組的流程課件制作人：謝希仁第4章網絡層（續）4.3劃分子網和構造超網

4.3.1劃分子網

4.3.2使用子網時分組轉發

4.3.3無分類編址CIDR（構造超網）4.4網際控制報文協議ICMP4.4.1ICMP報文的種類

4.4.2ICMP的應用舉例4.5因特網的路由選擇協議

4.5.1有關路由選擇協議的幾個基本概念

4.5.2內部網關協議RIP 4.5.3內部網關協議OSPF 4.5.4外部網關協議BGP課件制作人：謝希仁第4章網絡層（續）4.5.6路由器的構成4.6IP多播

4.6.1IP多播的基本概念

4.6.2在局域網上進行硬件多播

4.6.2因特網組管理協議IGMP和多播路由選擇協議4.7虛擬專用網VPN和網絡地址轉換NAT4.7.1虛擬專用網VPN4.7.2網絡地址轉換NAT

課件制作人：謝希仁本章最重要的內容(1)虛擬互連網絡的概念(2)IP地址與物理地址的關系(3)傳統的分類的IP地址（包括子網掩碼）和無分類域間路由選擇CIDR(4)路由選擇協議的工作原理課件制作人：謝希仁4.1網絡層提供的兩種服務在計算機網絡領域，網絡層應該向運輸層提供怎樣的服務（“面向連接”還是“無連接”）曾引起了長期的爭論。爭論焦點的實質就是：在計算機通信中，可靠交付應當由誰來負責？是網絡還是端系統？課件制作人：謝希仁電信網的成功經驗

讓網絡負責可靠交付分組通信采用面向連接的通信方式，如X.25建立虛電路(VirtualCircuit)，以保證雙方通信所需的一切網絡資源。分組首部不填寫完整的目的地址，只填寫虛電路的編號如果再使用可靠傳輸的網絡協議，就可使所發送的分組無差錯按序到達終點。課件制作人：謝希仁應用層運輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層運輸層網絡層數據鏈路層物理層虛電路服務H1H2虛電路H1

發送給H2

的所有分組都沿著同一條虛電路傳送課件制作人：謝希仁虛電路是邏輯連接虛電路表示這只是一條邏輯上的連接，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉發方式傳送，而并不是真正建立了一條物理連接。請注意，電路交換的電話通信是先建立了一條真正的連接。因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但并不完全一樣。課件制作人：謝希仁因特網采用的設計思路網絡層向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交付的數據報服務。網絡在發送分組時不需要先建立連接。每一個分組（即IP數據報）獨立發送，與其前后的分組無關（不進行編號）。網絡層不提供服務質量的承諾。即所傳送的分組可能出錯、丟失、重復和失序（不按序到達終點），當然也不保證分組傳送的時限。課件制作人：謝希仁盡最大努力交付的好處由于傳輸網絡不提供端到端的可靠傳輸服務，這就使網絡中的路由器可以做得比較簡單，而且價格低廉（與電信網的交換機相比較）。端系統是有智能的計算機如果主機（即端系統）中的進程之間的通信需要是可靠的，那么就由網絡的主機中的運輸層負責（包括差錯處理、流量控制等）。采用這種設計思路的好處是：網絡的造價大大降低，運行方式靈活，能夠適應多種應用。因特網能夠發展到今日的規模，充分證明了當初采用這種設計思路的正確性。課件制作人：謝希仁應用層運輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層運輸層網絡層數據鏈路層物理層數據報服務H1H2IP數據報丟失H1

發送給H2

的分組可能沿著不同路徑傳送虛電路服務與數據報服務的對比對比的方面虛電路服務數據報服務思路可靠通信應當由網絡來保證可靠通信應當由用戶主機來保證連接的建立必須有不需要終點地址僅在連接建立階段使用，每個分組使用短的虛電路號每個分組都有終點的完整地址分組的轉發屬于同一條虛電路的分組均按照同一路由進行轉發每個分組獨立選擇路由進行轉發當結點出故障時所有通過出故障的結點的虛電路均不能工作出故障的結點可能會丟失分組，一些路由可能會發生變化分組的順序總是按發送順序到達終點到達終點時不一定按發送順序端到端的差錯處理和流量控制可以由網絡負責，也可以由用戶主機負責由用戶主機負責課件制作人：謝希仁4.2網際協議IP網際協議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協議之一。與IP協議配套使用的還有四個協議：地址解析協議ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析協議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)網際控制報文協議ICMP(InternetControlMessageProtocol)網際組管理協議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)課件制作人：謝希仁網際層的IP協議及配套協議各種應用層協議

網絡接口層(HTTP,FTP,SMTP等)物理硬件運輸層TCP,UDP應用層ICMPIPRARPARP與各種網絡接口網絡層（網際層）IGMP課件制作人：謝希仁互連在一起的網絡要進行通信，會遇到許多問題需要解決，如：不同的尋址方案不同的路由選擇技術不同的服務（面向連接服務和無連接服務）不同的最大分組長度不同的網絡接入機制不同的用戶接入控制不同的管理與控制方式不同的超時控制不同的差錯恢復方法不同的狀態報告方法沒有一種單一的網絡能夠適應所有用戶的需求4.2.1虛擬互連網絡課件制作人：謝希仁中間設備又稱為中間系統或中繼(relay)系統。物理層中繼系統：轉發器(repeater)。數據鏈路層中繼系統：網橋或橋接器(bridge)。網絡層中繼系統：路由器(router)。網橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。網絡層以上的中繼系統：網關(gateway)。

網絡互相連接起來

要使用一些中間設備課件制作人：謝希仁當中繼系統是轉發器或網橋時，一般并不稱之為網絡互連，因為這僅僅是把一個網絡擴大了，而這仍然是一個網絡。網關由于比較復雜，目前使用得較少。互聯網都是指用路由器進行互連的網絡。由于歷史的原因，許多有關TCP/IP

的文獻將網絡層使用的路由器稱為網關。網絡互連使用路由器課件制作人：謝希仁互連網絡與虛擬互連網絡網絡網絡網絡網絡網絡(a)互連網絡(b)虛擬互連網絡路由器

虛擬互連網絡（互聯網）所有的網絡均使用IP協議課件制作人：謝希仁虛擬互連網絡的意義所謂虛擬互連網絡也就是邏輯互連網絡，它的意思就是互連起來的各種物理網絡的異構性本來是客觀存在的，但是我們利用IP協議就可以使這些性能各異的網絡從用戶看起來好像是一個統一的網絡。使用IP協議的虛擬互連網絡可簡稱為IP網。使用虛擬互連網絡的好處是：當互聯網上的主機進行通信時，就好像在一個網絡上通信一樣，而看不見互連的各具體的網絡異構細節。5432154321主機H1

主機H2R1R4R5R2R3R1R2R3H1R5H2R4間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付直接交付32211322113