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计算机网络原理网络层之网络层协议
尹霞
******@.
清华大学计算机科学与技术系
计算机网络技术研究所
2000 年 11 月28日
主要内容
网络层概述
IP协议
IP协议概述
IP数据报
报头(固定部分和可选部分)和来自传输层的数据
IP地址
网络标识位和主机标识位构成
存在一些特殊用途的IP地址
子网和掩码
划分子网,为了便于管理
分区子网,使用掩码技术
IP协议的主要功能
无连接的数据报传输
分段、传输、重组
数据报路由
路由表
差错处理— ICMP协议
差错报文
控制报文
ARP/RARP协议
ARP协议
MAC -> IP
RARP协议
IP -> MAC
路由协议
路由协议概述
路由信息协议RIP
基于距离矢量路由算法
适用于小型网络
开放最短路径优先OSPF
基于链路状态路由算法
采用了分级路由算法
边界网关协议BGP
自治系统之间交换路由信息
必须考虑大量的策略路由
网络层小结
计算机网络原理——网络层
网络层概述
在网络层,可以看成是自治系统的集合,是由网络组成的网络。网络之间互联的纽带是IP( Protocol)协议。
计算机网络原理——网络层
网络层概述
提供无连接的数据报传输机制
设计思想为“尽力传送”
不能保证传输的可靠性(有数据丢失,无差错恢复)
纠错重传问题交由传输层来解决
特点是快速、简单、效率高
实现点到点的传输:网络层的对等实体间不存在任何中间设备。
通信子网的最高层,对传输层提供统一格式的数据报,是异种网络互连的基础。
...
IP/ICMP
FDDI
Token Ring
PPP
数据报
计算机网络原理——网络层
网络层的通信方式
单播通信(unicasting)
一台主机将数据发送到另外一台主机上。
源地址和目的地址都是IP地址。
广播通信(broadcasting)
一台主机将数据发送给同一个网络/子网中的所有主机。
源地址为IP地址,目的地址为本网络/子网的广播地址。
组播通信(multicasting)
一台主机将数据发送给同组的主机。
可以避免广播通信的广播风暴,减少网络通信流量。
计算机网络原理——网络层
Internt网络层主要协议
网络层存在两种类型的协议:Routed Protocols 和Routing Protocols。
Routed Protocols 的主要协议包括:
IP ( Protocol):完成无连接的数据报传输和路由功能。
ICMP( Control Message Protocol):用于网络层的差错与控制报文的传输。
IGMP( Group Management Protocol):用于将UDP数据报发送给同组主机。
ARP/RARP(The (Reverse) Address Resolution Protocol):用于网络层地址(IP地址)与数据链路层地址(MAC地址)之间的映射。
Routing Protocols包括:
RIP(Routing Information Protocol):是“距离向量”协议族中最简单的一种。距离的衡量标准是到达目的地需要经过的中间结点的数目(Hop)。
OSPF(Open Shortest Path First):是“链路状态协议”的一种,通过计算自己到自治系统中其他路由器的最短路径来路由。
BGP(Exterior Gateway Protocol):是自治系统间的路由协议,又称域间路由协议。
计算机网络原理——网络层
IP协议
IP协议概述
IP协议采用无连接的数据报机制,对数据进行“尽力传输”,即只负责将分组发送到目的主机,不管传输正确与否,不作验证,不发确认,也不保证分组的到达顺序。
IP协议是点到点的,不可靠的。的可靠性体现在传输层— TCP协议,只提供可靠的端到端通信。
IP协议的主要功能:
无连接的数据报传输
数据报路由(IP路由)
差错检验—由ICMP协议完成
实际上,任何IP协议模块,都必须提供ICMP实现。
计算机网络原理——网络层
IP协议主要内容
IP协议概述
IP数据报
报头(20Bytes的固定部分和变长的可选部分) +TCP数据
IP地址
32bits的二进制地址,由网络标识位和主机标识位组成。
子网和掩码
为了便于管理,任何网络可以再划分成子网。子网对内部网络独立存在,对远程网络是透明的。
IP协议的主要功能
无连接的数据报传输
分段,分段的传输和控制,分段重组
数据报路由
路由表和工作流程
差错处理— ICMP协议
计算机网络原理——网络层