第4章网络层
第 4 章 网络层
第4章网络层 ■4.1网络层提供的两种服务 ■4.2f 网际协议P ■4.3划分子网和构造超网 ■4.4网际控制报文协议ICMP ■4.5互联网的路由选择协议 ■4.6 IPv6 ■4.7P多播 ■4.8 虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT ■4.9多协议标记交换MPLS
第 4 章 网络层 ◼ 4.1 网络层提供的两种服务 ◼ 4.2 网际协议 IP ◼ 4.3 划分子网和构造超网 ◼ 4.4 网际控制报文协议 ICMP ◼ 4.5 互联网的路由选择协议 ◼ 4.6 IPv6 ◼ 4.7 IP 多播 ◼ 4.8 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT ◼ 4.9 多协议标记交换 MPLS
4.1网络层提供的两种服务 ■ 在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供 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 网络层提供的两种服务 ◼ 在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供 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？
种观点：让网络负责可靠交感 ■ 这种观点认为，应借助于电信网的成功经验， 让网络负责可靠交付，计算机网络应模仿电信 网络，使用面向连接的通信方式。 ■ 通信之前先建立虚电路(Virtual Circuit)),以保 证双方通信所需的一切网络资源。 ■了 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，不丢失、不重 复
一种观点：让网络负责可靠交付 ◼ 这种观点认为，应借助于电信网的成功经验， 让网络负责可靠交付，计算机网络应模仿电信 网络，使用面向连接的通信方式。 ◼ 通信之前先建立虚电路 (Virtual Circuit)，以保 证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，不丢失、不重 复
虚电路服务 应用层 运输层 H H2 应用层 运输层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 物理层 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
另一种观点： 网络提供数据报服感 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P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
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
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
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
数据报服务 应用层 应用层 运输层 H, IP数据报 H2 运输层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 物理层 丢失 物理层 H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送
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
虚电路服务与数据报服务的对比 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 出故障的结点可能会丢失分组， 电路均不能工作 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 可以由网络负责，也可以由 理和流量控制 用户主机负责 由用户主机负责
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