中国科学技术大学：《计算机网络 Computer Networks》课程教学资源（课件讲稿，第7版）第4章网络层（1/3）.pdf_大学文库

2018/3/31 虚电路服务虚电路是逻辑连接 ·虚电路表示这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，而并不是真正建立了一条物理连接。应用应用甚 ·请注意，电路交换的电话通信是先建立了五暖一条真正的连接。致据路员数据链路层物理虚电路 ·因此分组交换的虚连接和电路交换的连接物星只是类似，但并不完全一样。 H:发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送 11,网08 71 11 Rag s1 另一种观点：网络提供数据报服务尽最大努力交付 ·互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。 ·由于传输网络不提供瑞到端的可靠传输服务，这就 ·网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低大努力交付的数据报服务。廉（与电信网的交换机相比较）。 ·如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是 ·网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠组（即P数据报）独立发送，与其前后的分组交付（包括差错处理、流量控制等）。无关（不进行编号）。 ·采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低。 ·网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组运行方式灵活，能够适应多种应用。可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点)，当然也不保证分组传送的时限。 ·互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。。11 111g o:1 数据报服务虚电路服务与数据报服务的对比对比的方面虚电略服务数据报爆务思磨可靠通箱应当由同塔来绿证可毒通值应当由用户主机本保证连辣的魔立必须有不得要终点地址仅在蓬换建立睛段使用，等个分量使用的痘电号每个分姐每南线点的光整地址要失分姐神漫明于同一条意电略的分超均按青一略由雄行转爱每个分组数立选操嘴由进行装漫当植点出故弹时所有通过出敏牵的的点的虚 H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送电路均不能工作也福绕分分想的顺序总是按发进原序到达终点到达线点时怀一克接漫邀序可以由同修贵贵，也可以由由用户主机贵贵 2

2018/3/31 2 应用层运输层网络层数据链路层物理层应用层运输层网络层数据链路层物理层虚电路服务 H1 H2 虚电路 H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送 4.网络层 7 虚电路是逻辑连接 • 虚电路表示这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，而并不是真正建立了一条物理连接。 • 请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。 • 因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。 4.网络层 8 另一种观点：网络提供数据报服务 • 互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。 • 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（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。 • 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。 4.网络层 9 尽最大努力交付 • 由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉（与电信网的交换机相比较）。 • 如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付（包括差错处理、流量控制等）。 • 采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。 • 互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。 4.网络层 10 数据报服务应用层运输层网络层数据链路层物理层应用层运输层网络层数据链路层物理层 H1 H2 IP 数据报丢失 H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送 4.网络层 11 对比的方面虚电路服务数据报服务思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来保证连接的建立必须有不需要终点地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号每个分组都有终点的完整地址分组的转发属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发每个分组独立选择路由进行转发当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序端到端的差错处理和流量控制可以由网络负责，也可以由用户主机负责由用户主机负责虚电路服务与数据报服务的对比 4.网络层 12

2018/3/31 4.2网际协议P 4.2网际协议P ·4.2.1虚拟互连网络 ·网际协议P是TCPP体系中两个最主要的协议之 ·4.2.2分类的P地址 ·4.2.3P地址与硬件地址 ·与P协议配套使用的还有三个协议： ·地址解析协议ARP ·4.2.4地址解析协议ARP (Address Resolution Protocol) ·4.2.5P数据报的格式 ·网际控制报文协议ICMP ·4.2.6P层转发分组的流程 (Internet Control Message Protocol) ·网际组管理协议GMP (Intemet Group Management Protocol) 11,网08 11 111网a9 ,1 网际层的P协议及配套协议 4.2.1虚拟互连网络 ·将网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决，如：应用层各种应用层协议 ·不同的寻址方案 (HTTP,FTP,SMTP等) ·不同的最大分组长度运输层 TCP,UDP ·不同的网铬接入机制 ICMP IGMP ·不同的超时控制网络展如何将异构的网络 (网际层) 8 ·不同的差错恢复方法 ARP ·不同的状态报告方法互相连接起来？网络接口层与各种网络接口 ·不同的路由选择技术 ·不同的用户接入控制物理硬件 ·不同的服务（面向连接服务和无连接服务） ·不同的管理与控制方式等 |1,mg s,1 111g 6:1 使用一些中间设备进行互连网络互连使用路由器 ·将网络互相连接起来要使用一些中间设备。 ·当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而 ·中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。这仍然是一个网络。 ·有以下五种不同的中间设备： ·网关由于比较复杂，目前使用得较少。 ·物理层中继系统：转发器(repeater))。 ·网络互连都是指用路由器进行网络互连和路由选 ·数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。择。 ·网络层中继系统：路由器(route)。 ·由于历史的原因，许多有关TCPP的文献将网络层使用的路由器称为网关。 ·网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。 ·网络层以上的中继系统：网关(gateway). ”1 3

2018/3/31 3 4.2 网际协议 IP • 4.2.1 虚拟互连网络 • 4.2.2 分类的 IP 地址 • 4.2.3 IP 地址与硬件地址 • 4.2.4 地址解析协议 ARP • 4.2.5 IP 数据报的格式 • 4.2.6 IP 层转发分组的流程 4.网络层 13 4.2 网际协议 IP • 网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。 • 与 IP 协议配套使用的还有三个协议： • 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol) • 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) • 网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol) 4.网络层 14 网际层的 IP 协议及配套协议各种应用层协议网络接口层 (HTTP, FTP, SMTP 等) 物理硬件运输层 TCP, UDP 应用层 ICMP IP ARP 与各种网络接口网络层（网际层） IGMP 4.网络层 15 4.2.1 虚拟互连网络 • 将网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决，如： • 不同的寻址方案 • 不同的最大分组长度 • 不同的网络接入机制 • 不同的超时控制 • 不同的差错恢复方法 • 不同的状态报告方法 • 不同的路由选择技术 • 不同的用户接入控制 • 不同的服务（面向连接服务和无连接服务） • 不同的管理与控制方式等如何将异构的网络互相连接起来？ 4.网络层 16 使用一些中间设备进行互连 • 将网络互相连接起来要使用一些中间设备。 • 中间设备又称为中间系统或中继 (relay)系统。 • 有以下五种不同的中间设备： • 物理层中继系统：转发器 (repeater)。 • 数据链路层中继系统：网桥或桥接器 (bridge)。 • 网络层中继系统：路由器 (router)。 • 网桥和路由器的混合物：桥路器 (brouter)。 • 网络层以上的中继系统：网关 (gateway)。 4.网络层 17 网络互连使用路由器 • 当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。 • 网关由于比较复杂，目前使用得较少。 • 网络互连都是指用路由器进行网络互连和路由选择。 • 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。 4.网络层 18

2018/3/31 4 互连网络与虚拟互连网络网络网络网络网络网络 (a) 互连网络路由器 (b) 虚拟互连网络虚拟互连网络（互联网） IP 网的概念 4.网络层 19 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好处是：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。 • 如果在这种覆盖全球的 IP 网的上层使用运输层协议（TCP 协议或UDP协议），那么就是现在的互联网 (Internet)。 4.网络层 20 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机 H1 主机 H2 R1 R4 R5 R2 R3 R1 R2 R3 H1 R5 H2 R4 间接交付间接交付间接交付间接交付 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 分组在互联网中的传送互联网可以由多种异构网络互连组成。 4.网络层 21 从网络层看 IP 数据报的传送 • 如果我们只从网络层考虑问题，那么 IP 数据报就可以想象是在网络层中传送。网络层网络层网络层网络层网络层网络层网络层 IP 数据报 H1 R1 R2 R3 R4 R5 H2 4.网络层 22 4.2.2 分类的 IP 地址 • 在 TCP/IP 体系中，IP 地址是一个最基本的概念。 • 本部分重点学习： • 1. IP 地址及其表示方法 • 2. 常用的三种类别的 IP 地址 4.网络层 23 1. IP 地址及其表示方法 • 我们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互联网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。 • IP 地址现在由互联网名字和数字分配机构 ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。 4.网络层 24

2018/3/31 5 IP 地址的编址方法的演化 • 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。 • 子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准 [RFC 950] 在 1985 年通过。 • 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。 1993 年提出后很快就得到推广应用。 4.网络层 25 分类 IP 地址 • 将IP地址划分为若干个固定类。 • 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 • 主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。 • 由此可见，一个 IP 地址在整个互联网范围内是唯一的。 4.网络层 26 分类 IP 地址 • 这种两级的 IP 地址结构如下： • 这种两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 ::= { , } (4-1) ::= 代表“定义为” 32 位网络号主机号 4.网络层 27 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多播地址 E 类地址 1111 保留为今后使用 1 0 4.网络层 28 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多播地址 E 类地址 1111 保留为今后使用 1 0 A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节 4.网络层 29 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多播地址 E 类地址 1111 保留为今后使用 1 0 B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节 4.网络层 30

2018/3/31 点分十进制记法点分十进制记法举例等价的机最中存放的P地址是32位二进制代码 10000000000010110000001100011111 32位二进制数点分十进制数 10000001001101000000011000000000 129.52.6.0 每8位为一组 10000000000010110000001100011111 11000000000001010011000000000011 192.5.48.3 将每8位的二进制最 128 11 31 00001010000000100000000000100101 10.2.0.37 黄换为十进制数 10000000000010100000001000000011 128.10.2.3 果用点分十进制记法则进一步提高可读性 128.11.3.31 10000000100000001111111100000000 128.128.255.0 11:网98 ”11 11 Rag 培，1 2.常用的三种类别的P地址一般不使用的特殊的P地址 IP地址的指派范圈网络号主机号源地址目的地址使用使用代表的意思最大可指派第一个可最后一个可指派的指派的每个网络中 0 0 可以在本网储上的本主机（见类别不可的网络数网络号同络号最大主机数 6.6节DHCP协议) 0 host-id 可以不可在本网储上的某台主机 A 126(22-2) 1 126 16777214 host-id 只在本网墙上进行广播 B 1638324-10 128.1 191.255 65534 坐1 鱼1 不可可以 (各路由额均不发) 2097151(24-1 192.0.1 223.255.255 254 net-id 全1 不可可以对net-d上的所南主机进 127 非全0或金 1的任何数可以可以用作本地软件环回测试之 |1,mg ”:1 |11ae o:1 P地址的一些重要特点 P地址的一些重要特点 ·()P地址是一种分等级的地址结构。分两个等 ·(2)实际上P地址是标志一个主机（或路由器）级的好处是：和一条链路的接口。 ·第一，P地址管理机构在分配P地址时只分配网络 ·当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分同时具有两个相应的P地址，其网络号net-id必须配。这样就方便了P地址的管理是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed ·第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发 host)a 分组（而不考虑日的主机号）·这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存 ·特巾簧最天少突高落接务终它有储空间。此一个路由器至少应当有两个不同的P地址。知11 7

2018/3/31 7 点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的 IP 地址是 32 位二进制代码每 10000000 00001011 00000011 00011111 8 位为一组采用点分十进制记法则进一步提高可读性 128.11.3.31 将每 128 11 3 31 8 位的二进制数转换为十进制数 4.网络层 37 点分十进制记法举例 32 位二进制数等价的点分十进制数 10000001 00110100 00000110 00000000 129.52.6.0 11000000 00000101 00110000 00000011 192.5.48.3 00001010 00000010 00000000 00100101 10.2.0.37 10000000 00001010 00000010 00000011 128.10.2.3 10000000 10000000 11111111 00000000 128.128.255.0 4.网络层 38 2. 常用的三种类别的 IP 地址网络类别最大可指派的网络数第一个可指派的网络号最后一个可指派的网络号每个网络中最大主机数 A 126 (27 – 2) 1 126 16777214 B 16383 (214 – 1) 128.1 191.255 65534 C 2097151 (221 – 1) 192.0.1 223.255.255 254 IP 地址的指派范围 4.网络层 39 一般不使用的特殊的 IP 地址网络号主机号源地址使用目的地址使用代表的意思 0 0 可以不可在本网络上的本主机（见 6.6 节 DHCP 协议） 0 host-id 可以不可在本网络上的某台主机 host-id 全 1 全 1 不可可以只在本网络上进行广播（各路由器均不转发） net-id 全 1 不可可以对 net-id 上的所有主机进行广播 127 非全 0 或全 1 的任何数可以可以用作本地软件环回测试之用 4.网络层 40 IP 地址的一些重要特点 • (1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： • 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理 • 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。 4.网络层 41 IP 地址的一些重要特点 • (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。 • 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机 (multihomed host)。 • 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 4.网络层 42

2018/3/31 8 IP 地址的一些重要特点 • (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。 • (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。 4.网络层 43 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 4.网络层 44 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id 4.网络层 45 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id。 4.网络层 46 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id。 4.网络层 47 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id。 4.网络层 48

2018/3/31 9 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 4.网络层 49 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 4.网络层 50 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 4.网络层 51 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络” 。现在常不指明 IP 地址。 4.网络层 52 4.2.3 IP 地址与硬件地址 • IP 地址与硬件地址是不同的地址。 • 从层次的角度看， • 硬件地址（或物理地址）是数据链路层和物理层使用的地址。 • IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（称 IP 地址是逻辑地址是因为 IP 地址是用软件实现的）。 4.网络层 53 4.2.3 IP 地址与硬件地址 TCP 报文 IP 数据报 MAC 帧首部应用层数据首部首部尾部链路层及以下使用硬件地址硬件地址网络层及以上使用 IP 地址 IP 地址 IP 地址与硬件地址的区别 IP 地址放在 IP 数据报的首部，而硬件地址则放在 MAC 帧的首部。 4.网络层 54

2018/3/31 10 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网局域网局域网通信的路径： H1→经过 R1 转发→再经过 R2 转发→H2 查找路由表查找路由表 4.网络层 55 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP 数据报从协议栈的层次上看数据的流动 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网局域网局域网 4.网络层 56 从虚拟的 IP 层上看 IP 数据报的流动 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网局域网局域网 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP 数据报 4.网络层 57 在链路上看 MAC 帧的流动 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网局域网局域网 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP 数据报 4.网络层 58 在 IP 层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报。图中的 IP1 → IP2 表示从源地址 IP1 到目的地址 IP2 。两个路由器的 IP 地址并不出现在 IP 数据报的首部中。 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP 数据报 4.网络层 59 路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择。 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP 数据报 4.网络层 60

中国科学技术大学：《计算机网络 Computer Networks》课程教学资源（课件讲稿，第7版）第4章 网络层（1/3）

中国科学技术大学：《计算机网络 Computer Networks》课程教学资源（课件讲稿，第7版）第4章网络层（1/3）