学习记录——网络层（1）

所用教材为： 计算机网络（第六版） 谢希仁 编著

网络层提供的两种服务

              主要是说，网络层应向运输层提供怎样的服务（面向连接还是无连接）

          一、虚电路VC(面向连接）

                           虚电路表示这只是逻辑上的连接，并不是真正建立了物理连接。

                           再使用可靠传输的网络协议，就可以使所发送的分组无差错按序到达终点，当然也不丢失、不重复。

         二、数据报服务（无连接）

                         （1）网络层只向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。

                         （2）网络在发送分组时不需要先建立连接，每一个分组（IP数据报）独立发送，与前后的分组无关（不进行编号）。

                         （3）网络层不提供服务质量的承诺（前面有讲到数据链路层也不提供这种承诺），由运输层来解决。（差错处理、流量控制等）

        三、虚电路服务与数据报服务的对比

                         

         TCP/IP体系的网络层采用的是数据报服务，因此引出下面的问题：如何传送IP数据报。 

网际协议IP

一、网际协议IP及其配套协议

  网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，也是最重要的因特网标准协议之一。与IP协议配套使用的还要三个协议：

               地址解析协议ARP &网际控制报文协议ICMP & 网际组管理协议IGMP  &逆地址解析协议RARP

                            

二、虚拟互连网络

         （一）产生原因：没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求。

         （二）将网络互连起来要使用的一些中间设备：（四种）

                     物理层：转发器

                     数据链路层：网桥或桥接器

                     网络层：路由器

                     网络层以上：网关（局域网要出去的口，现在发展是路由器的端口）

        （三）意义：

                    （1）互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是利用IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络。

                    （2）使用IP协议的虚拟互连网络简称IP网。

                    （3）好处：当IP网上的主机进行通信时，就好像在一个单个网络上通信一样，它们看不见互联的各网络的具体异构细节（如具体编址方案、路由选择协议等）。

       （四）从这个角度来看分组在互联网中的传送

                    

                  （1）图中协议栈中的数字1~5分别表示物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层

                  （2）主机的协议栈共有5层，路由器的协议栈只有下三层。

                  （3）R4和R5之间使用的是卫星链路，R5连的是个无线局域网/3/、4G 这里是为了强调，互联网可以由多种异构网络互连组成。

                  （4）从网络层考虑IP数据报的传送路径：

                                                        

三、分类的IP地址

          （一）IP地址及其表示方法

                     （1）IP地址就是给因特网上的每一个主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围是唯一地32位的标识符。

                     （2）每一类IP地址都是由两个固定长度的字段组成

                               第一个字段是网络号，它标志主机（或路由器）所连接到的网络。一个网络号在整个因特网范围内必须是唯一的。

                               第二个字段是主机号，它标志该主机（或路由器）。一个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地址在整个因特网范围内是唯一的。

                     （3）两级IP地址可以记为：         IP地址 ::={<网络号>,<主机号>}

                     （4）IP地址中的网络号字段和主机号字段

                               

                               1、A类、B类、C类地址都是单播地址（一对一通信），最常用

                                     D类地址用于多播（一对多通信），E类保留为以后用。

                               2、A类、B类、C类地址网络号字段分别是1/2/3字节长，在网络号最前边有1~3位的类别位，数值分别规定为0/10、110

                   （5）常用的三种类别的IP地址的使用范围

                                

                 （6）IP地址的重要特点

                           1、IP地址是一种分等级的地址结构

                                 好处：（1）IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号（2）路由器仅根据目的主机所连接的网络号来分组转发。

                           2、IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。

                                   （1）当一个主机同时连接到两个网络时，该主机必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号必须是不同的两个。

                                   （2）由于一个路由器至少应该连接到两个端口，所以一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。

                           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，因为这些局域网具有相同的网络号

                                   （1）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。

                                   （2）用网桥（它只在链路层工作）互连的网段仍然是一个局域网，只能有一个网络号。

                                   （3）路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址

                                   （4）当两个路由器直接相连时，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”。（下图N1,N2和N3）现在常不指明 IP 地址。

                                   （5）下图中共有6个网络

                                            

四、IP地址与硬件地址

            （一）IP地址与硬件地址的区别

                       

                     （1）物理地址是数据链路层和硬件层使用的地址，IP地址是网络层和以上各层使用的地址

                     （2）使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层，就被封装成MAC帧了。MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址，这两个硬件地址都被写在MAC帧的首部中。因此在数据链路层看不到数据报的IP地址。

                     （3）IP地址放在IP数据报的首部，硬件地址放在MAC帧的首部。