《计算机网络基础 第3版 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 季福坤 第四章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络基础 第3版 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 季福坤 第四章（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、网 络 层,作者：季福坤 E-mail: jifk_,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,1,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,4.1 网络层涉及的有关问题,4.2 路由选择机制,4.3 拥塞控制,4.4 TCP/IP网际层协议,4.5 IP数据报,2,4.6 地址解析协议,4.7 Internet控制报文协议,4.8 IP数据报的路由选择机制,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,4.1 网络层涉及的有关问题,3,4.1.1 广域网的概念,4.1.2 网络层提供的服务,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,4,4.1.1 广域网的概念,广域网技术主要体现在OSI参考模型
2、的低三层,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,5,4.1.2 网络层提供的服务,无连接的网络服务数据报（Datagram）服务,特点是：主机只要想发送数据就随时可发送，每个分组独立地选择路由。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,6,4.1.2 网络层提供的服务,面向连接的网络服务虚电路（Virtual Circuit）服务,特点是通信前先寻找一条路由，建立一条虚电路，之后按照这条规定的线路进行通信。通信结束要拆除虚电路。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,7,4.1.2 网络层提供的服务,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,4.2 路由选择机制,8,4.2.1 结点
3、交换机中的路由表,4.2.2 路由选择的一般原理,4.2.3 静态路由,4.2.4 动态路由,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,9,4.2.1 结点交换机中的路由表,层次结构的编址方案,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,10,4.2.1 结点交换机中的路由表,层次结构的编址方案,路由表可以进一步简化,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,11,4.2.1 结点交换机中的路由表,“图”来表示整个广域网，用“结点”来表示广域网上的结点交换机，用“边”来表示结点交换机之间的链路,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,12,4.2.1 结点交换机中的路由表,得出每个交换机的路由
4、表：,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,13,4.2.1 结点交换机中的路由表,路由表还可以进一步简化：,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,14,4.2.2 路由选择的一般原理,1理想的路由算法,（1）算法必须是正确的和完整的,（2）算法在计算上应简单,（3）算法应能适应通信量和网络拓扑的变化,（4）算法应具有稳定性,（5）算法应是公平的,（6）算法应是最佳的,一个实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想的算法。在不同的应用条件下，对以上提出的6个方面也可有不同的侧重,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,15,4.2.2 路由选择的一般原理,1理想的路由算法,2路由算法的分
5、类,静态路由选择 动态路由选择,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,16,4.2.3 静态路由,静态路由选择算法不能根据网络当前实际传输量和拓扑变化来做路由选择，只能由管理人员手工配置相应的路由信息。当网络流量、拓扑结构等发生变化时，仍需管理人员去手工修改相应的路由信息,静态路由选择算法简单并且开销小，只能适用于一些比较简单的网络环境，网络管理人员必须清楚地知道网络的拓扑结构，以便于路由信息的设置和修改。另外，使用静态路由的另一个好处是网络的安全性高，如果采用静态路由，默认情况下，路由表信息是私有的，不会在路由器之间传递。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,17,4.2.3 静态
6、路由,静态路由选择算法主要有以下几种：,（1）最短路由选择算法,（2）固定路由选择算法,（3）扩散路由选择算法,（4）随机走动选择算法,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,18,4.2.4 动态路由,1距离矢量路由算法,现求结点a到目的结点d的最短路径。为了到达目的结点d，a必须通过与它直连的结点b或f。如果已知结点b、f 到d的最短距离分别是8和9，又知道a到b、a到f的距离分别是4和5，于是a通过结点b或f 到d的距离分别是12（即4+8）和14（即5+9）。因此，a到目的结点d的最短路径的下一跳应该是结点b，最短距离是12。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,19,4.2.
7、4 动态路由,2链路状态路由算法,链路状态（Link-State，LS）路由算法又称最短路径优先（Shortest Path First，SPF）路由算法，该算法是由荷兰计算机科学家艾兹格迪科斯彻（Edsger Wybe Dijkstra）提出的，所以又称Dijkstra算法。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,20,4.2.4 动态路由,2链路状态路由算法,Dijkstra最短路径算法的过程是：自源结点出发，从与之直接相连的结点开始，按照最短距离的原则，逐步向外扩展，逐个找到离源结点距离最短的结点，找到的结点不再参与迭代。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,4.3 拥塞控制,
8、21,4.3.1 拥塞控制的概念,4.3.2 拥塞控制的基本原理,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,22,4.3.1 拥塞控制的概念,当（一部分）通信子网中有太多的分组时，其性能降低，这种情况叫做拥塞,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,23,4.3.2 拥塞控制的基本原理,从控制论的角度进行解释。解决方案被分为两类： 一类是开环 一类是闭环 开环的关键在于，它致力于通过良好的设计来避免问题的出现，确保问题在一开始时就不会发生。一旦系统安装并运行起来，就不再做任何中间阶段的更正。它们在做出决定时并不考虑当前网络的状况。 闭环的解决方案是建立在反馈环路的概念之上的。当用于拥塞控制时
9、，这种方法有3个部分。 监视系统，检测何时何地发生了拥塞。 将此信息传送到可能采取行动的地方。 调整系统操作以更正问题。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,4.4 TCP/IP网际层协议,24,4.4.1 TCP/IP协议栈,4.4.2 IP地址,4.4.3 子网与超网,4.4.4 无分类编址,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,25,4.4.1 TCP/IP协议栈,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,26,4.4.2 IP地址,1IP地址及其表示方法-分类编址,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,27,4.4.2 IP地址,1IP地址及其表示方法-分类编址,点分十进
10、制记法：,IP地址用二进制来表示，如：00001010 00000000 00000000 00000001,10.0.0.1,用点分十进制法记为：,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,28,4.4.2 IP地址,2常见的3种类别的IP地址,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,29,4.4.2 IP地址,2常见的3种类别的IP地址,地址空间中有一部分IP地址只在特殊的情况下才使用,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,30,4.4.2 IP地址,3IP地址的重要特点,（1）IP地址是一种分等级的地址结构,（2）实际上IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口,（3）在I
11、P地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,31,4.4.3 子网与超网,1子网,（1）一个拥有许多物理网络的单位，可将所属的物理网络划分为若干个子网。划分子网纯属一个单位内部的事情。本单位以外的网络看不见这个网络是由多少个子网组成，因为这个单位对外仍然表现为一个没有划分子网的网络,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,32,4.4.3 子网与超网,1子网,（2）子网划分的方法是从IP地址的主机号段借用若干个比特 作为子网号subnet-id，而主机号也相应减少了若干个比特， 这样IP地址就被分成3个层次：网络号、子网号和主机号， 如图所示。,不划
12、分子网和划分子网的IP地址,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,33,4.4.3 子网与超网,1子网,（3）凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号找到连接在本单位网络上的路由器。此路由器在收到IP数据报后，再按目的网络号和子网号找到目的子网，将IP数据报交付给目的主机,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,34,4.4.3 子网与超网,1子网,从主机号中划分出几个比特用于子网号是通过子网掩码来识别的。子网掩码由一连串的“1”和“0”组成，其表示方法是网络号与子网号部分对应“1”，主机号部分对应“0”，如图,计算机网络基础（第三版） 第四章 网
13、络层,35,4.4.3 子网与超网,1子网,3个子网的IP地址分配和子网掩码配置的例子,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,36,2超网,超网是一种用于从小地址类型产生大型网络的重要方法,某机构需要配置一个TCP/IP网络，这个网络可容纳30 000台主机，然而申请 不到B类地址，需要配置一个超网来满足需求。 （1）计算一个理想网络中需要多少主机ID位来提供30 000台主机ID。 111010100110000 15位 （2）计算所需C类网的地址范围。 计算超网网络ID使用的位数： 11111111 11111111 10000000 00000000 17位 这个掩码可以用于许多连续
14、的C类地址。只需申请一组连续的C类网络，它们 的前17位相同。当与掩码结合在一起时，就得到了一个超网，可以提供需要 的地址范围。 掩码255.255.128.0 11111111111111111000000000000000 起始C类地址： 110xxxxxxxxxxxxxx000000000000000 结束C类地址： 110xxxxxxxxxxxxxx111111100000000 由此可以看到：第三个8位组中可用7位提供128个C类地址， 允许拥有128254=32 512个不同的主机ID。 现在需要的是申请128个连续的C类地址,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,37,4.4
15、.4 无分类编址,1CIDR记法,X.Y.Z.T/n,其中的n为掩码中1的个数。例如，一个地址为 18.46.75.12/8， 表示该地址的掩码为255.0.0.0。 129.30.0.0的子网掩码255.255.240.0可以写成 129.30.0.0/20,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,38,4.4.4 无分类编址,2地址的分配,例1 如果某组织得到的地址块为167.199.170.64/27，试问该地址块的第一个地址和最后一个地址是多少，共有多少个地址,例2 如果地址中的一个是140.120.84.24/20，试找出这个地址块中的第一个可分配地址，最后一个可分配地址和全部地址
16、数。,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,39,4.4.4 无分类编址,3划分子网,例3 一个组织分配到地址块139.34.12.0/25，若这个组织需要4个子网，该如何划分？,分配到的地址块为,n=25,子网划分后，第一个子网的可用地址范围为,用十进制方式表示为 139.34.12.1 /27 139.34.12.30 /27,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,40,4.4.4 无分类编址,3划分子网,将其后的3个子网的地址范围用二进制方式写出,以十进制的形式给出,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,4.5 IP数据报,41,4.5.1 IP数据报的格式,4.5.2 IP数据报各字段的意义,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,42,4.5.1 IP数据报的格式,计算机网络基础（第三版） 第四章 网络层,43,4.5.2 IP数据报各字段的意义,1IP数据报首部的固定部分,（1）版本。占4位
