计算机网络 第四章:网络层
第四章：网络层 计算机网络
网络层 °4.1网络层的设计问题 42网际协议IP 4.3三级网络划分与无类别域间路由(CIDR) 44网际控制报文协议 4.5路由协议 °4.6虚拟专用网VPN 47网络地址转换NAT( Network Address translation) 48下一代网际协议P6(Png)
网络层 4.1网络层的设计问题 4.2网际协议IP 4.3三级网络划分与无类别域间路由(CIDR) 4.4网际控制报文协议 4.5路由协议 4.6虚拟专用网VPN 4.7网络地址转换 NAT(Network Address Translation) 4.8下一代网际协议IPv6 (IPng)
41网络层的设计问题 在计算机网络领域,网络层应该向传输 层提供怎样的服务(“面向连接”还是 “无连接”)曾引起了长期的争论。 争论焦点的实质就是:在计算机通信中, 可靠交付应当由谁来负责?是网络还是 端系统?
4.1 网络层的设计问题 在计算机网络领域，网络层应该向传输 层提供怎样的服务（“面向连接”还是 “无连接”）曾引起了长期的争论。 争论焦点的实质就是：在计算机通信中， 可靠交付应当由谁来负责？是网络还是 端系统？
方案一:由网络负责“可靠交付” 该方案主要由电话公司为代表的阵营提出,他们的 理由是: 100多年的全球电话系统的经验告诉我们,由网络层 负责“可靠交付”是完全可行的 服务质量是非常重要的因素,如果网络中没有连接, 要实现服务质量控制是非常困难的,特别是诸如语音 和视频这样的实时业务 他们提出的方案是: 面向连接的通信方式 建立虚电路( Virtual circuity,以保证双方通信所需的 切网络资源
方案一：由网络负责“可靠交付” 该方案主要由电话公司为代表的阵营提出，他们的 理由是： 100多年的全球电话系统的经验告诉我们，由网络层 负责“可靠交付”是完全可行的。 服务质量是非常重要的因素，如果网络中没有连接， 要实现服务质量控制是非常困难的，特别是诸如语音 和视频这样的实时业务。 他们提出的方案是： 面向连接的通信方式 。 建立虚电路(Virtual Circuit)，以保证双方通信所需的一 切网络资源
虚电路服务 应用层 应用层 运输层 H 运输层 络 据链路层 匚物理层 据链路閎 虚电路 物理层 H1发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送
虚电路服务 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 虚电路 H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送
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
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
方案二:网络只负责“包的路由” 该方案主要由互联网的使用者和开发者为代表的阵 营提出,他们的理由是: 基于40多年的计算机网络的使用的经验来看,不管如 何设计网络,从本质上讲,它总是不可靠的 数据包的排序和流量控制应有主机完成,这部分工作 由网络层再做一遍是没有必要的
方案二：网络只负责“包的路由” 该方案主要由互联网的使用者和开发者为代表的阵 营提出，他们的理由是： 基于40多年的计算机网络的使用的经验来看，不管如 何设计网络，从本质上讲，它总是不可靠的。 数据包的排序和流量控制应有主机完成，这部分工作 由网络层再做一遍是没有必要的
方案二:网络只负责“包的路由” ●他们提出的方案是 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努 力交付的数据包服务 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组 (即IP数据包)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
方案二：网络只负责“包的路由” 他们提出的方案是： 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努 力交付的数据包服务。 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组 （即 IP 数据包）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
尽最大努力交付的好处 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(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。 因特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
尽最大努力交付的好处 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（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。 因特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
分组服务 应用层 运输层H P数据报 运输层 國据链路 数据链路层 物理层 物理层 求女丢失 H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送
分组服务 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