第7章网络层 本章基本要求 ●掌握IP地址的规划及子网划分技术,掌握网络层中源到 目的分组传输的实现机理。 ●理解网络层的主要功能,理解数据报和虚电路的区别, 理解路径选择的作用与实现 ●理解工P协议、ARP协议和cMP协议的作用, ●理解路由器的功能。 ●了解拥塞控制的概念。 ●了解工P报文的格式。 了解静态路由与动态路由的特点及实现方法 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 第7章 网 络 层 本章基本要求： ⚫ 掌握IP地址的规划及子网划分技术，掌握网络层中源到 目的分组传输的实现机理。 ⚫ 理解网络层的主要功能，理解数据报和虚电路的区别， 理解路径选择的作用与实现。 ⚫ 理解IP协议、ARP协议和ICMP协议的作用， ⚫ 理解路由器的功能。 ⚫ 了解拥塞控制的概念。 ⚫ 了解IP报文的格式。 ⚫ 了解静态路由与动态路由的特点及实现方法
第7章网络层 7.1网络层功能概述 7.2数据交换方式 7.3TCP/P的网络层 7.4路由与路由协议 7.5下一代的网际协议IPv6 7.6网络层的设备 7.7技能训练 习题 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 第7章 网 络 层 7.1 网络层功能概述 7.2 数据交换方式 7.3 TCP/IP的网络层 7.4 路由与路由协议 7.5 下一代的网际协议IPv6 7.6 网络层的设备 7.7 技能训练 习 题
7.1网络层功能概述 7.1.1网络层的作用 数据链路层能利用物理层所提供的比特流传输服务实现 相结点之间的可靠数据传输,也就是说,数据链路层只 能将数据帧由传输介质的一端送到另一端。如图7.1所示, 源主机DTE0/1和DCEO/1为相邻结点,而DCE0/1则分别与 DCE2、DCE和DCE为相邻结点,数据链路层可以解决诸如 这些相邻结点之间的数据传输问题。但是在图7.1中,从源 主机DTE1到目的主机DTE2要历经许多中间结点,而这些中 间结点构成了多条不同的网络路径,从而必然带来路径选 择问题。也就是说,当DCE1收到从DTE1来的数据后,就 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.1 网络层功能概述 7.1.1 网络层的作用 数据链路层能利用物理层所提供的比特流传输服务实现 相邻结点之间的可靠数据传输，也就是说，数据链路层只 能将数据帧由传输介质的一端送到另一端。如图7.1所示， 源主机DTE0/1和DCE0/1为相邻结点，而DCE0/1则分别与 DCE2、DCE3和DCE4为相邻结点，数据链路层可以解决诸如 这些相邻结点之间的数据传输问题。但是在图7.1中，从源 主机DTE1到目的主机DTE2要历经许多中间结点，而这些中 间结点构成了多条不同的网络路径，从而必然带来路径选 择问题。也就是说，当DCE1收到从DTE1来的数据后，就
7.1网络层功能概述 马上面临着是从DCE2还是DCE3或者是DCE进行数据转发的问题, 而数据链路层显然没有提供这种实现源到目的数据传输所必需 的路径选择功能。数据链路层能够以物理地址(如MAC地址)来 标识网络中的每一个结点,但不能绕开路径选择问题而直接利 用物理层地址实现主机寻址。可以说,当源和目的位于同一个 网桥或交换机的不同端口直接相连的网段时,这种寻址方式可 以非常方便地定位到目的主机。但是,若网桥或交换机的其他 端口直接所连的网段没有目的主机时,则网桥和交换机就只能 通过向所有其他相连的网桥或交换机进行广播的方式来间接地 找到目的结点。这种通过物理地址直接寻址的方式只能适用于 规模非常小的网络,在许多情况下网络路径选择功能是必不可 少的。三 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.1 网络层功能概述 马上面临着是从DCE2还是DCE3或者是DCE4进行数据转发的问题， 而数据链路层显然没有提供这种实现源到目的数据传输所必需 的路径选择功能。数据链路层能够以物理地址（如MAC地址）来 标识网络中的每一个结点，但不能绕开路径选择问题而直接利 用物理层地址实现主机寻址。可以说，当源和目的位于同一个 网桥或交换机的不同端口直接相连的网段时，这种寻址方式可 以非常方便地定位到目的主机。但是，若网桥或交换机的其他 端口直接所连的网段没有目的主机时，则网桥和交换机就只能 通过向所有其他相连的网桥或交换机进行广播的方式来间接地 找到目的结点。这种通过物理地址直接寻址的方式只能适用于 规模非常小的网络，在许多情况下网络路径选择功能是必不可 少的
7.1网络层功能概述 DCE DCES DTEl DCEl DCE DCE DTE2 源主机 目的主 DCE4 机 图7.1网络中间结点和网络路径的示例 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.1 网络层功能概述 源主机 目的主 机 DCE2 DCE1 DCE3 DCE5 DCE4 DTE1 DCE6 DTE2 图7.1 网络中间结点和网络路径的示例
7.1网络层功能概述 网络层涉及将源主机发出的分组经由各种网络路径到达 目的主机,其利用了数据链路层所提供的相邻结点之间的 数据传输服务,向传输层提供了从源到目的的数据传输服 务。网络层是处理端到端( end to end)数据传输的最低 层,但同时又是通信子网的最高层。如图7.2所示,资源子 网中的主机具备了0S模型中所有7层的功能,但通信子网 中的主机因为只涉及通信问题而只拥有0SI模型的低3层。 所以网络层被看成是通信子网与资源子网的接口,即通信 子网的边界。 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.1 网络层功能概述 网络层涉及将源主机发出的分组经由各种网络路径到达 目的主机，其利用了数据链路层所提供的相邻结点之间的 数据传输服务，向传输层提供了从源到目的的数据传输服 务。网络层是处理端到端（end to end）数据传输的最低 层，但同时又是通信子网的最高层。如图7.2所示，资源子 网中的主机具备了OSI模型中所有7层的功能，但通信子网 中的主机因为只涉及通信问题而只拥有OSI模型的低3层。 所以网络层被看成是通信子网与资源子网的接口，即通信 子网的边界
7.1网络层功能概述 主机A 主机B 应用层 应用层 表示层 表示层 会话层 会话层 传输层 传输层 网络层 网络层 网络层 络 网络层 数据链路层 救据链路用教据链路果数据链路麇「数据链路层 物理层 物理层 物理层 物理层 物理层 图72网络层的地位与作用 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.1 网络层功能概述 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 图7.2 网络层的地位与作用 主机A 主机B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层 网络层 数据链路层 物理层
7.1网络层功能概述 为了有效地实现源到目的的分组传输,网络层需要提供 多方面的功能。 首先,需要规定该层协议数据单元的类型和格式,网络 径的选择,最佳路径选择又被称为路由(R 层的协议数据单元称为分组( Packet 其次,要了解通信子网的拓扑结构,从而能进行 第三,进行拥塞控制和负载平衡。 另外,当源主机和目的主机的网络不属于同一种类型时, 网络层还要协调好不同网络间的差异即所谓异构网络互连 的问题。 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.1 网络层功能概述 为了有效地实现源到目的的分组传输，网络层需要提供 多方面的功能。 首先，需要规定该层协议数据单元的类型和格式，网络 层的协议数据单元称为分组（Packet。 其次，要了解通信子网的拓扑结构，从而能进行最佳路 径的选择，最佳路径选择又被称为路由（Routing）。 第三，进行拥塞控制和负载平衡。 另外，当源主机和目的主机的网络不属于同一种类型时， 网络层还要协调好不同网络间的差异即所谓异构网络互连 的问题
7.1网络层功能概述 7.1.2网络层所提供的服务 网络层提供给传输层的服务有面向连接和面向无连接之 分。网络层服务方式的不同主要取决于通信子网的内部结 构。面向无连接的服务在通信子网内通常以数据报 ( Datagram)方式实现。面向连接的服务则通常采用虚电 路( Virtual circuit,简称VC)方式实现。 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.1 网络层功能概述 7.1.2 网络层所提供的服务 网络层提供给传输层的服务有面向连接和面向无连接之 分。网络层服务方式的不同主要取决于通信子网的内部结 构。面向无连接的服务在通信子网内通常以数据报 （Datagram）方式实现。面向连接的服务则通常采用虚电 路（Virtual Circuit，简称VC）方式实现
7.2数据交换方式 常用的数据交换方式可分为两大类:电路交换方式 ( Circuit Switching)和存储转发交换方式( Store and Forward Switching)。存储转发交换方式按照被转接的 信息单位不同,又可分为报文交换和报文分组交换。 7.2.1电路交换 在电路交换( Circuit Switching)网络中,通过网络 结点在两个工作站之间建立一条专用的通信电路。最普通 的电路交换例子是公用电话交换网(PSTN)。 ①电路建立:在传输任何数据之前,都必须建立端到 端(站到站)的线路,即在源结点和目的结点间建立一条 由各个中间交换结点的分段连接所组成的通信电路。 2021年2月23日星期二11时43分30》计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时43分30 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 7.2 数据交换方式 常用的数据交换方式可分为两大类：电路交换方式 （Circuit Switching）和存储转发交换方式（Store and Forward Switching）。存储转发交换方式按照被转接的 信息单位不同，又可分为报文交换和报文分组交换。 7.2.1 电路交换 在电路交换（Circuit Switching）网络中，通过网络 结点在两个工作站之间建立一条专用的通信电路。最普通 的电路交换例子是公用电话交换网（PSTN）。 ① 电路建立：在传输任何数据之前，都必须建立端到 端（站到站）的线路，即在源结点和目的结点间建立一条 由各个中间交换结点的分段连接所组成的通信电路
