【计算机 络】第四章 络层

【计算机 络】第四章 络层

络层 ：负责在不同 络之间尽力转发数据包，基于数据包的IP地址转发，不负责丢失重传，不负责顺序。

1. 络层提供的两种服务

（1）虚电路服务

2. 络层协议

（1）TCP/IP协议之间层次

1. 版本：IP协议的版本
2. 总长度： 首部和数据之和的长度，单位为字节。数据 的最大长度2¹⁶-1=65535字节，实际中极少。
   IP层下的每一种数据链路层协议都规定了一个数据帧中的数据字段的最大长度，最大传送单元（MTU）数据 的总长度一定不能超过数据链路层规定的MTU，如以太 规定MTU值是1500字节，若传送数据 超过，把过长的数据 进行分片处理。
   进行分片时（片偏移字段），数据 首部中的“总长度”字段是指分片后的每一个分片的首部长度与该分片的数据长度的总和。
3. 标识： 分片时，标识字段的值被复制到所有的数据 片的标识字段中，相同的标识字段的值使分片后的各数据 片最后能正确地重装成原来的数据
4. 标志：MF： 1 还有分片，0 已是若干数据 片中的最后一个，DF：0 允许分片

（4）IP层转发分组的流程
可以把整个的 络拓扑简化， 络变为一条链路，但每个路由器旁边都注明其IP地址，这样的简化图强调了在互联 上转发分组时，是从一个路由器转发到下一个路由器
在路由表中，对每一条路由最主要的是一下两个信息：（目前 络地址，下一跳地址）

1. 发送方是主机（H1），要把IP数据 发送到同一 络上的另一台主机（H2）。这时H1发送ARP请求分组（在 1上广播），找到目的主机H2的硬件地址
2. 发送方是主机（H1），要把IP数据 发送到另一 络上的一台主机（H3/H4）。这时H1发送ARP请求分组（在 1上广播），找到 1上的一个路由器R1的硬件地址。剩下的工作由路由R1完成，R1要做的事情是下面的（3）或（4）。
3. 发送方是路由器（R1），要把IP数据 转发到与R1连接在同一 络（ 2）上的主机（H3），这时R1发送ARP请求分组（在 2上广播），找到目的主机H3的硬件地址。
4. 发送方是路由器（R1），要把IP数据 转发到 3上的一台主机（H4）。H4与R1不是连接在同一个 络上。这时R1发送ARP请求分组（在 2上广播），找到连接在 2上的一个路由器R2的硬件地址。剩下的工作由路由器R2完成。

全世界存在各样的 络，使用不同的硬件地址。连接到互联 的主机只需要各自拥有一个唯一的IP地址，调用ARP的复杂过程都有计算机软件自动进行。

（5） 际控制 文协议ICMP

为了更有效地转发IP数据 和提高交付成功的机会，在 际层使用 际控制 文协议ICMP，ICMP允许主机或路由器 告差错情况和提供有关异常情况的 告。
ICMP 文有两种：差错 告 文（终点不可达、时间超过、参数问题、改变路由（重定向）），询问 文（回送请求和回答、时间戳请求和回答）
ICMP的应用：1.ping：测试两台主机间的连通性 2. tracert获得到目的主机的路由信息

3. 划分子 和构造超

（1）划分子

（1） 从两级IP地址到三级IP地址
IP地址缺点：1.IP地址空间的利用率有时低 2. 给每个物理 络分配一个 络 会使路由表变得太大因而是 络性能变坏 3.两级IP地址不够灵活
通过两级IP地址变为三级IP地址解决上述问题（划分子 ）
划分子 的基本思路：

1. 一个拥有许多物理 络的单位，可将所属的物理 络划分为若干个子 。划分子 纯属单位内部事情。本单位以外的 络看不见这个 络是由多少子 组成，因为这个单位对外仍然表现为一个 络
2. 划分子 的方法从 络主机 借用若干为作为子 IP地址::={< 络 >,<子 >,<主机 >}
3. 凡事从其他 络发送给本单位某台主机的IP数据 ，仍然是根据IP数据 的目的 络 找到连接在本单位 络上的路由器。但此路由器在收到IP数据 后，再按目的 络 和子 找到目的子 ，把IP数据 交付目的主机

（2）构造超

（1） 络前缀
使用变长子 掩码VLSM可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上进一步研究出无分类编址（无分类域间路由选择CIDR）
CIDR两个特点：

1. 消除传统的A类B类和C类地址以及划分子 的概念，使用无分类两级编址
   IP地址::={< 络前缀>,<主机 >}
   在IP地址后加上“/”然后写上 络前缀所占的位数（CIDR记法）
   斜线记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数
   斜线记法除了表示IP地址，还知道的这个地址块的最小地址和最大地址
2. CIDR把 络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”

由于一个CIDR地址块中有很多地址，所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的 络。这种地址的聚合常称为路由聚合（构成超 ），它使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地址的很多个路由
例：

1. 双栈协议：双栈协议主机（或路由器）既能和IPv6 系统通信，也能和IPv4 系统通信。使用域名系统DNS查询，DNS返回IPv4，主机就是用IPv4地址。
2. 隧道技术：在IPv6数据 要进入IPv4 络时，把IPv6数据 封装成为IPv4 数据

ICMPv6：面向 文的协议，它利用 文来 告差错，获取信息，探测邻站或管理多播通信。ARP，IGMP都合并到ICMPv6中。

文章知识点与官方知识档案匹配，可进一步学习相关知识 络技能树跨区域 络的通信学习 络层的作用22321 人正在系统学习中