《计算机通信与网络 国家精品课程配套教材 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 沈金龙 杨庚计算机通信与网络_CH05_网络层与网络互连》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机通信与网络 国家精品课程配套教材 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 沈金龙 杨庚计算机通信与网络_CH05_网络层与网络互连（243页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、计算机网络 Computer Networks,南京邮电大学计算机学院 “计算机通信与网络”国家精品课程组,第五章 网络层与网络互连,内容概要,在因特网中网络层的主要任务是将各种物理网络互连起来构成互联网。本章主要讨论将各种物理网络通过路由器互连成为全球范围的互联网因特网所需要面临的各种问题，以及在因特网中的解决方案。,网络层概念 网络互连 数据报传送与差错处理 子网编址及无分类编址与CIDR 互联网的路由选择协议 IP组播、移动IP、VPN和NAT 下一代网际协议IPv6,内容纲要,内容纲要,网络层概念 网络互连 数据报传送与差错处理 子网编址及无分类编址与CIDR 互联网的路由选择协议 I
2、P组播、移动IP、VPN和NAT 下一代网际协议IPv6,5.1 网络层概念,互连的概念 互连（interconnection） : 强调物理连接 互联（internetworking）: 强调逻辑连接 异种网络的概念 低层协议的差异 例如Ethernet与Token Ring 高层协议的差异 例如TCP/IP与Novell,网络互连与互联,网络互连 用线路和互连设备连接采用各种不同低层（网络层以下）协议的网络。 网络互联 利用应用程序网关实现采用不同高层（传输层以上）协议的网络之间的逻辑连接。 本文中，暂不考虑两者的区别。,为什么需要网络互联,存在大大小小、相互独立的多种物理网络 已有的异种
3、网络客观存在 没有哪种网络技术可以满足所有需求 全球范围的通信需求 各物理网络中的用户希望能够相互通信，不受物理网络边界限制 通信：电子邮件、IP电话、视频会议 信息服务：信息和资源共享 网络社会化：电子商务、远程教育、远程医疗,网络互联的作用,隐藏底层细节，使互联网可以看成是单一的虚拟网络，所有计算机都与它相连，而不管实际的物理连接如何。,图 51 (a) 用户观点的互联网; (b) 互联网的实际连接示例,虚拟互连网络的意义,所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个
4、统一的网络。 使用IP协议的虚拟互连网络可简称为IP网。 使用虚拟互连网络的优点是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节。,网络互联提出的问题,IP层主要功能是负责为不同物理网络上的主机提供通信服务。需要解决若干问题： 如何屏蔽异种网络的差异 统一网络地址 统一数据格式 如何实现全网的数据传输和交换 网络之间的数据包寻径、转发 路由表的产生和动态刷新 差错处理 IP组播,网间互联的类型,广域网与广域网互联 局域网与局域网互联 局域网与广域网互联 局域网广域网局域网互联,网络互联设备,网络互相连接起来，要使用一些中间设备，称为网络互联设备。
5、中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。 物理层互联设备：转发器(repeater)。 数据链路层互联设备：网桥(bridge)或交换机 （switch)。 网络层互联设备：路由器(router)。 传输层及以上功能层互联设备：网关(gateway)。,网络互连的实现,路由技术 网络设备：路由器，实现第三层（网络层）数据交换,名词 internet 和 Internet,以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的虚拟网络。 以大写字母 I 开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由
6、众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族，且其前身是美国的 ARPANET。,因特网的分层模型,因特网采用 TCP/IP 协议栈,OSI-RM,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,TCP/IP,应用层,传输层,网际层,或称：网络接入层、 或 主机至网络层,1,2,3,4,5,6,7,网络接口层,或称：主机至主机层,TCP/IP 体系结构,应用层,Telnet,FTP,SMTP,DNS,SNMP,传输层,IP层,TCP,UDP,网络接口层,57 4 3 2 1,OSI_RM,因特网 ( Internet ) / 内联网( Intranet ),局
7、域网,广域网,其它,IP,ARP,RARP,ICMP,TCP/IP的分层,基于TCP/IP协议栈的因特网由四个概念性层次组成： 应用层 传输层 网间互联网层 网络接口层,因特网的设计原则和目标,可生存性强，坚固 支持多种通信服务 容纳多种网络 允许对资源的分布式管理 高效的，代价最小 主机接入网络方便 可计费的,内容纲要,网络层概念 网络互连 数据报传送与差错处理 子网编址及无分类编址与CIDR 互联网的路由选择协议 IP组播、移动IP、VPN和NAT 下一代网际协议IPv6,5.2 网络互连,支持TCP/IP软件隐藏物理网络细节，使构成的互联网看起来是一个统一实体的基础：IP编址和IP数据报
8、。,5.2网络互连,网间互连子层（IP层）对应于OSI参考模型的网络层。 因特网IP层的服务是一个基于数据报的传输系统，是不可靠、尽最大努力传送的、无连接的数据报存储转发系统。 IP层协议包括 IP协议、Internet控制报文协议 ICMP、地址解析/逆地址解析协议 ARP/RARP。,5.2网络互连,网际协议IP是TCP/IP体系中最主要的协议之一，与IP协议相关的内容有： IP 地址 地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP IP 数据报的格式 因特网控制报文协议 ICMP,5.2网络互连,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分配一个在
9、全世界范围是惟一的32 bit 的标识符。 网络地址实际上是表示主机到网络的一个连接。 IP地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN 进行分配。 IP地址采用分层的地址结构：前缀后缀,1、分类的IP地址,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-i
10、d 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1
11、1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24
12、bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,
13、多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24 bit,
14、host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,D 类地址是组播地址,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为
15、今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,E 类地址保留为今后使用,点分十进制记法,采用点分十进制记法 则进一步提高可读性,128.11.3.31,将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数,分类IP地址是自标识的(self-identifying), 仅从地址本身就能够确定前和后缀之间的边界。,常用的三种类别的 IP 地址,IP 地址的使用范围,网络 最大 第一个 最后一个 每个网络 类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B 16,384 (214) 128.0 191.255 65,534 C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254,特殊的IP地址, 网络号，0 表示指定的网络地址 网络号， 广
