计算机网络:网络层

1.什么是网络层?

TCP/IP体系中的网络层向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据包服务。网络层不提供服务质量的承诺,不保证分组交付的时限,所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序。

2.网际协议IP

  1.虚拟互连网络

    IP网是虚拟的。因为从网络层上看,IP网好像是一个统一的、抽象的网络(实际上是异构的)。IP层抽象的互联网屏蔽了下层网络很复杂的细节,使我们能够使用统一的、抽象的IP地址处理主机之间的通信问题。

  2.分类的IP地址

    IP地址是由因特网名字和数字分配机构ICANN分配的由网络段字号和主机段字号组成,用来标识一台主机(或路由)和一条链路的32位标识符。由于路由至少连接两个网络,因此他至少应当有两个IP地址。

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

    IP地址可以分为: A类(网络号8位,主机号24位)B类(网络号16位)、c类(网络号24位)、D类(由于多播)、E类(保留以后使用)

  3.IP地址与硬件地址

    物理地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层及其以上层使用的地址,是一种逻辑地址。IP数据报分为首部和数据两部分。首部有固定长度,共20字节,是所有IP数据报必须具有的。

  4.地址解析协议ARP

    地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)是用来从网络层使用的IP地址解析出在数据链路层使用的硬件地址。

  5.IP数据包的格式

    IP数据报分为首部和数据两部分。首部有固定长度,共20字节,是所有IP数据报必须具有的。

  6.IP层转发分组的流程

    分组转发算法:

    1.从数据报的首部提取目的地址的IP地址D,得出目的网络为N;

    2.若N就是与此路由相连的某个网络地址,则进行直接交付,不需要再经过其他的路由器,直接把数据报交付给目的主机(这里包括把目的主机D转换为具体的硬件地址,将数据报封装为MAC帧,再发送此帧);否则就是间接交付,执行3

    3.若路由表中有目的地址为D的特定主机路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由:否则,执行4

    4.若路由表中有到达网络N的路由,则把数据报传送给路由表所指明的下一跳路由;否则,执行5

    5.若路由表中有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由表;否则,执行6

    6.报告转发分组出错

3.划分子网和构造超网

  1.划分子网

    划分子网的思路:

      1.一个拥有许多物理网络的单位,可将所属的物理网络划分为若干个子网。划分子网纯属一个单位内部的事情,对外仍表现为一个网络

      2.划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号,当然主机号就相应的减少同样的位数,IP地址变为:IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}

      3.凡是从其它网络发送给本单位某个主机的IP数据报,仍然是根据IP数据报的网络号找到连接在本单位网络上的路由器。但此路由器在收到IP数据报后,在按目的网络号和主机号和子网号着懂啊目的子网,把IP数据报交付给目的主机。

  2.子网掩码

    子网掩码用于和IP地址相“与”,得出网络地址来

    使用子网掩码的分组转发算法:

    1.从数据报的首部提取目的地址的IP地址D;

    2.先判断是否直接交付。对路由器直接相连的网络逐个进行检查:用各网络的子网掩码和D逐位相“与”,看结果是否和相应的网络地址匹配,若匹配,则将分组直接交付,直接把数据报交付给目的主机(这里包括把目的主机D转换为具体的硬件地址,将数据报封装为MAC帧,再发送此帧);否则就是间接交付,执行3

    3.若路由表中有目的地址为D的特定主机路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由:否则,执行4

    4对路由表的每一行(目的网络地址,子网掩码,下一跳地址),用其中的子网掩码和D逐位相“与”,其结果为N.若N与该行的目的网络地址匹配,其结果为则把数据报传送给该行所指明的下一跳路由;否则,执行5

    5.若路由表中有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由表;否则,执行6

    6.报告转发分组出错

  3.无分类编址CIDR(构成超网)

  无分类编制CIDR(Classless Inter-Donmain Routing)又称无分类域间路由选择,是解决路由选择的好办法。CIDR记法把IP地址后面加上斜线“/”,然后写上前缀所占的位数。前缀(或网络前缀)指明网络,前缀后面的是后缀,用来指明了主机。CIDR将前缀相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块“。IP地址的分配都以CIDR地址块为单位。

4.网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)

   ICMP报文分为ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。它装在IP数据报中,作为其中的数据部分。ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。

5.因特网的路由选择协议

  自治系统AS(Autonomous System):因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统AS。

  因特网将路由选择协议划分为两大类:

    内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol):即在一个自治系统内部使用的路由选择协议,而这与互联网中的其他自治系统选用什么路由选择协议无关。

    外部网关协议EGP (External Gateway Protocol):若源主机和目的系统处在不同的自治系统中(这两个自治系统可能使用不同的内部网关协议),当数据报传到一个自治系统的边界时,就需要使用一种协议使路由选择信息传递到另一个自治系统中。

    1.IGP 包括RIP和OSPF

      路由信息协议RIP(Routing Information Protocol):是分布式的基于距离向量的路由选择协议,只适用于小型互联网。RIP按照固定的时间间隔与相邻路由交换信息。交换的信息是自己当前的路由表,即到达本自治系统中说有网络的(最短距离),以及到每个网络应经过的下一跳。

      开放最短路径优先OSPF(Open Shortest Path FIrst):是分布式的链路状态协议,适用于大型互联网。OSPF只在链路状态发生变化时,才用向本自治系统的所有路由器,用洪泛法发送与本路由相邻的所有路由的链路状态信息。”链路状态“指明了本路由器和哪些路由器相邻,以及该链路的”度量“。”度量“可表示费用、距离、时延、带宽等,可统称为”代价“。所有的路由器最终都能建立一个全网的括扑结构图。

    2.EGP包括BGP-4

    标记网关协议BGP(Border Gateway Protocol)是不同AS的路由器之间交换路由信息的协议,是一种路径向量路由选择协议。BGP力求寻找能够到达目的网络(可达)且比较好的路由(不兜圈子),而并非要寻找一条最佳路由。

6.IP多播

  与单播相比,在一对多通信中,IP多播可大大节省网络资源。IP多播使用D类IP地址。IP多播需要使用网际组管理协议和多播路由选择协议。

7.虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT

  虚拟专用网VPN(Virtual Private Network)利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体。VPN内部使用因特网的专用地址。一个VPN至少要有一个路由器具有合法的全球IP地址,这样才能和本系统的另一个VPN通过因特网进行通信。所有通过因特网传送的数据必须加密。

  使用网络地址转换NAT(Network Address Translation)技术,可以在专用网络内部使用专用的IP地址,而仅在连接到因特网的路由器适应全球IP地址。这样就大大节约了宝贵的IP地址。

    

时间: 2024-09-30 08:07:12

计算机网络:网络层的相关文章

大话计算机网络网络层的概念

计算机网络 网络层的概念主要有: 1.网关(GateWay) 又称网间连接器.协议转换器.网关在网络层以上实现网络互连. 就好像一个房间可以有多扇门一样,一台主机可以有多个网关.默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关,就把数据包发给默认指定的网关,由这个网关来处理数据包.默认网关一般填写192.168.x.1. 2.广播地址 广播地址只是一个标识,在数据包里面,如果目的地址是广播地址的话,就会向整个同一网段的主机发送广播包. 在使用TCP/IP 协议的网络中,主机标识段host ID 为全

计算机网络网络层

1.网络层职责: 负责在不同网络之间尽力转发数据包(基于IP地址),不负责重传,不负责顺序. 注意:两个主机通信过程中,每个数据包都单独选择路由路径. 2.路由器能够看到IP地址,故工作在3层.应用层以下(集线器.交换机.路由器)不会中毒,但会受病毒等的影响. 3.网络层相关: ip地址:10.0.0.0 子网掩码:255.0.0.0 (根据子网掩码非255部分,可以判断出网段为0.0.0,网关即路由器的ip为10.0.0.1) 网关:10.0.0.1 4.计算机通信过程: 这里从发送端(上图中

计算机网络 -- 网络层

因特网的设计思路: 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服务:网络在发送分组时不需要先建立连接.网络层不提供服务质量的承诺,交付不可靠. 虚电路与数据报: 虚电路:逻辑上的连接,分组都沿着这条逻辑链接按照存储方式进行传送,而不是建立了一条真正的连接:电路交换的电话通信是先建立一条真正的连接. IP协议 与ip协议相关: 网络互联的中间设备: 处在不同层次的中间设备有不同的名字,功能也有差异. 1.物理层 ->转发器 2.数据链路层 ->网桥或桥接器 3.网络层 ->

计算机网络-网络层(一)

博客快一个月没写了,今天继续努力.eos大跌,昨晚15美元上车,记录一下,一年后万一发达了呢? --stackfing 网络层提供的两种服务 网络层提供了两种服务 1.虚电路服务 2.数据报服务 虚电路服务是面向连接的.它需要在两端通信之前先建立连接,分组的首部就不需要填写完整的目的主机的地址就可以直接通信.电话服务就是面向连接的:在通信之前由电信网负责把两端进行通信的线路预留出来,在通信时将信息可靠的传输给接收端.面向连接服务需要付出昂贵的资金购买各种设备. 电话服务是非智能的,没有差错处理能

【目录】计算机网络

计算机网络 网络层1 应用层1

计算机网络读书笔记-----网络层

网络层提供的两种服务 网络层位于数据链路层之上,应用层之下,提供两种服务:数据报和虚电路,前者为无连接的网络服务,后者为面向连接的网络服务.这里有点类似TCP和UDP. 数据报服务:网络随时都可以接受主机发送的分组(数据报),网络为每个分组独立选择路由,尽最大努力将分组交付给目的主机,所以数据报服务提供的是不可靠的,不能保证服务质量. 虚电路服务:A要与B通信,首先A向B发送一条特定的消息,要求进行通信,B收到后返回响应,此时虚电路就建立起来了,然后传送数据即可,所以服务质量有着较好的保证. 项

读书笔记:计算机网络4章:网络层

这是我在Coursera上的学习笔记.课程名称为<Computer Networks>,出自University of Washington. 由于计算机网络才诞生不久,目前正在以高速在发展,所以有些旧的教材可能都已经跟不上时代了.这门课程在2013年左右录制,知识相对还是比较新的.覆盖了计算机网络中的各个协议层,从物理层到应用层都讲得非常仔细.学完这门课程之后对计算机网络会有比较深刻的了解. 本章详细讲解了网络层的一些概念.通常网络层是通过IP协议实现的,网络层是所有协议的核心.本章介绍了I

计算机网络 4.网络层与IP协议

网络中的每一台主机和路由器都有一个网络层部分.而路由器中也没有网络层以上的层次.网络层是协议栈中最复杂的层次. 转发forwarding:当一个分组到达某路由器的输入链路时.该路由器将分组移动到适当的输出链路. 选路routing:当分组从发送方流向接收方时.网络层必须决定这些分组所採用的路由或路径.而计算这些路径的算法被称为选路算法routing algorithm. 转发是路由器将分组从输入链路接口转移到适当的输出链路接口的本地动作.而选路分组由源到目的地时.决定端到端路径的网络范围的进程.

计算机网络学习笔记--网络层知识点整理

为什么要划分网络层? 不用的网络有不同的协议和标准,为了可以在不同网络之间互访,共享双方的资源,并且还要保持每个计算机网络本来的独立性,所以才划分出了网络层,并制定了专门的协议来负责网络间通信. 网络层的主要功能: 1.屏蔽网络差异,提供透明传输. 为传输层提供服务:面向连接的网络服务(虚电路服务)和无连接的网络服务(数据报服务). 2.为网络通信提供路由选择 什么是路由选择? 按一定的原则和路由选择算法在多个节点的通信子网中选择一条到达目的节点的最佳路径的过程. 确定路由选择的策略成为路由算法

【计算机网络】详解网络层(二)ARP和RARP

ARP ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)是将IP地址解析为以太网MAC地址(物理地址)的协议.在局域网中,当主机或其他网络设备有数据要发送给另一个主机或设备时,它必须知道对方的网络层地址(即IP地址).但是仅仅有IP地址是不够的,因为IP数据报文必须封装成帧才能通过物理网络发送.因此发送方还需要有接收方的物理地址,也就需要一个从IP地址到物理地址的映射,ARP就是事先这么功能的协议. 1.ARP报文格式 ARP是一个独立的三层协议,所以ARP报文在此