计算机网络——第四章 网络层（待更）

4.1网络层提供的两种服务

1.面向连接的通信方式

• 建立连接（在分组交换中是建立一条虚电路VC），以预留双方通信所需的一切网络资源
• 如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点
• 虚电路表示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，而不是真正建立链路一条物理连接

2.无连接的通信方式—Internet采用的方式

• 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务，网络在发送分组时不需要先建立连接，每一个分组独立发送，与其前后分组无关
• 网络层不提供服务质量的承诺，所传送分组可能出错，丢失，重复，失序
• 路由器简单，价格低廉
• 由运输层负责（差错检测，流量处理等）

4.2网际协议IP

• 网际协议IP
• 地址解析协议ARP
• 网际控制报文协议ICMP
• 网际组管理协议IGMP

1.虚拟互联网络

• 中间设备又称为中间系统或者中继系统
  • 物理层中继系统：转发器（同一个网络）
  • 数据链路层中继系统：网桥或桥接器（同一个网络）
  • 网络层中继系统：路由器
  • 网桥和路由器的混合物：桥路器
  • 网络层以上的中继系统：网关
• 使用IP协议的虚拟互联网络可简称为IP网

2.分类的IP地址

• IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位标识符

• IP地址由因特网名字与号码指派公司ICANN进行分配

  采用点分十进制

• IP地址的编址方法

  • 分类的IP地址（32bit）
    • 通过第一个字节的取值范围区分类别
    • 两级IP地址（网络号+主机号）
    • A类（8+24）：0开头
      • 全0表示本，全1表示进行环回测试
      • 所以A类的网络号范围是1~126
      • 主机号有2^24-2（去掉了全0和全1）
      • 第一个字节的范围：1~126
    • B类（16+16）：10开头
      • 不可能出现全0或者全1
      • 所以网络号有2^14-1个（128.0.0.0是不指派的），从128.1开始，到191.255
      • 最大主机数是2^16-2（去掉全0和全1）
      • 第一个字节的范围是128~191
    • C类（24+8）：110开头
      • 不可能出现全0和全1
      • 网络号有2^21-1个，（192.0.0.0不指派）
      • 最大主机数是2^8-2
      • 第一个字节的范围是192~223
    • D类：多播地址：1110开头
    • E类：保留为今后使用：1111开头
    • 特殊的IP地址
      • 网络号全0表示“本”
      • 主机号全1表示“本”，全1表示“所有”
      • 网络号是127，主机号不是全0或者全1，表示环回测试地址
    • 实际上IP地址是标志一个主机和一条链路的接口
  • 子网的划分
  • 构成超网

3.IP地址和硬件地址

• IP地址放在IP数据报的首部，硬件地址放在MAC帧的首部
• 在网络层及以上使用IP地址，在数据链路层及以下使用MAC地址

4.地址解析协议ARP

• IP和域名

• 同网络的两主机进行通信

• 不同网络的两主机进行通信

• 已知IP地址，通过地址解析协议ARP，将IP地址映射为MAC地址

  • 不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据时，最终还是必须使用硬件地址
  • 每一个主机都设有一个ARP高速缓存，里面有所在的局域网的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表

5.IP数据报的格式

• 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

• 首部的固定部分后边是可变部分（1~40字节）

• 首部长度的最大值是60字节

• 标识

  占16位，是一个计数器，用来产生数据报的标识

• 标志

  MF（more fragment)等于1代表后边有分片，0表示没有

  标志字段的中间一位是DF，DF等于0时才允许分片

• 片偏移

  保证分片的顺序

  分片在原分组中的相对位置，以8字节为单位

• 版本（4位）

• 区分服务（8位）

• 生存时间（8位）

• 协议字段

• 首部检验和（16位）：只检验首部，不是CRC

• 源地址和目的地址各占4字节

• 其他…