计算机网络基础任务教程模板_项目4网络层与IP协议.ppt

项目项目4 4 网络层与网络层与IPIP协议协议Page 2教学目标教学目标了解网络层主要功能及网络互联技术了解网络层主要功能及网络互联技术掌握掌握IP协议协议掌握网络互联设备的工作原理掌握网络互联设备的工作原理了解网络地址转换与了解网络地址转换与IPv6Page 3教学内容教学内容认识网络层认识网络层掌握掌握IP协议协议认识网络互连认识网络互连了解网络地址转换与了解网络地址转换与IPv6任务任务1 认识认识网络层网络层Page 4n网络层：处于OSI参考模型的第三层，介于运输层和数据链路层之间，是通信子网的最高层，主要实现网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。n网络层数据传输单位为分组或是包。n网络层的主要功能提供数据报和虚电路两种服务打包与拆包分组转发路由选择流量控制任务任务1 认识认识网络层网络层Page 5n网络层为传输层提供两种服务：无连接服务和面向连接服务。n无连接服务是指在通信之前不需要建立好一个连接，要传送的分组直接发送到网络进行传输，但每个分组都要携带目的地址信息，以便在网络中找到路由。由于用事先建立连接，系统的额外开销较小。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 6n面向连接服务主要分为三个阶段：建立连接、数据传输和拆除连接三个阶段。在传送数据时是按一定顺序进行传送的，由于传输时需要进行连接的建立操作，因此该服务适用于在一定时间内向目的主机发送大量数据的情况，但对于数据量较小的数据通信，该服务的链路开销比较大。n无连接服务与面向连接服务在网络层的具体实现就是：数据报服务和虚电路服务。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 7n数据报服务n数据报服务具体应用在因特网的设计思路中。网络层向上层只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 8n数据报服务是一种“尽最大努力交付”的数据服务，因此该服务的质量是无法保证的。n数据报服务具有的特点：网络随时都可接受主机发送的数据报。网络为每个数据报独立地选择路由。数据报采用的服务只是“尽最大努力地”将数据报交付给目的主机。网络不能保证所传数据报不丢失、也不保证按发送的先后顺序及在某个时限内必须交付给目的主机、不保证传送的数据报不重复和不损坏。数据报提供的服务是不可靠的，它不能保证服务质量。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 9n虚电路服务n虚电路服务具体应用在电信网的设计思路中。建立虚电路来保证通信双方所需的一切网络资源。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 10n虚电路只是一条逻辑上的连接通路，各分组都沿着这条逻辑连接通路依次进行存储转发，而并不是真正的在两个结点之间建立一条物理连接。n建立虚电路之后，各个通信主机之间就会按照分组固定的顺序依次进行发送，先发送的分组，会先到达目的主机，所有分组沿着同一方向、同一路径顺序到达。到达目的主机的各个分组不会因为网络的拥堵而丢失数据，目的主机接收到的分组顺序与分组的发送顺序一致，因此网络提供的虚电路服务有较好的数据质量保证。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 11n虚电路具有的特点：网络的源主机和目的主机之间先要建立一条逻辑通道。所有分组按顺序到达目的主机，经过相同的路径。当需要经常进行频繁的通信时，可建立永久虚电路，永久虚电路只有数据传输阶段。虚电路提供的服务是相对可靠的。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 12n两种服务的比较设计思路连接建立目的主机的地址路由选择当遇到故障结点时分组到达目的主机的顺序差错控制和流量控制任务任务1 认识认识网络层网络层Page 13n网络互联是指将两个以上的计算机网络，通过一定的方法，用一种或多种通信处理设备相互连接起来，以构成更大的网络系统。任务任务1 认识认识网络层网络层Page 14n网络互联的3方面含义n网络互联的形式局域网与局域网互联局域网与广域网互联局域网、广域网、局域网互联广域网与广域网互联任务任务1 认识认识网络层网络层Page 15n网络互联设备n常用的网络互联设备有中继器、集线器、网桥、交换机、路由器和网关。工作在物理层上的中继系统中继器、集线器。工作在数据链路层上的中继系统网桥、交换机工作在网络层上的中继系统路由器工作在网络层以上的中继系统网关n路由器是连接不同网络的互联设备，主要功能为路由选择和信息转发。任务任务2 常常握握IP协议协议Page 16nIP协议是 TCP/IP 体系结构中两个最主要的协议之一。IP协议用于控制互联网络中各计算机之间的通信。与IP协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议（ARP）：通过IP地址获得物理地址的协议。逆地址解析协议（RARP）：通过物理地址获得IP地址的协议。网际控制报文协议（ICMP）：专门用于发送差错报文的协议。网际组管理协议（IGMP）：主机与路由器之间的控制协议。任务任务2 常常握握IP协议协议Page 17nIP地址：大型的互联网络中需要有一个全局的地址系统，它能够给每一台主机或路由器的网络连接分配一个全局惟一的地址。IP地址就是给每个连接在Internet上的主机或路由器分配一个在全世界范围内唯一的32位的标识符。nIP地址采用两级结构的统一表示方式，共32位。每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号（Net-ID），它标识主机或路由器所连接到的网络，而另一个字段则是主机号（Host-ID），它标识该连入该网络的主机或路由器。任务任务2 常常握握IP协议协议Page 18nIP地址的分类nIP地址编址方案将IP地址空间划分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C是基本类，D、E类作为多播地址和保留地址使用。任务任务2 常常握握IP协议协议Page 19n特殊的IP地址：为了保证网络的正常运行，网络管理功能得以正常实现，IP地址在设计时对一些特殊用途情况下使用的IP地址进行定义。任务任务2 常常握握IP协议协议Page 20n私有IP地址nIP地址的特点n子网及子网掩码：为了更好地利用IP 地址资源，Internet采用了子网划分的方式。n子网划分指的是将一个给定的单个网络细分为多个规模更小的网络，使得多个小规模物理网络可以使用路由器互联起来，这些规模更小的网络称为子网（Subnet）。n三级结构的IP 地址可以记为：IP地址=网络号（Net-ID）+子网号（Subnet-ID）+主机号（Host-ID）任务任务2 常常握握IP协议协议Page 21n子网掩码（Subnet Mask）又叫地址掩码，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。n使用子网掩码划分子网n求子网掩码任务任务2 常常握握IP协议协议Page 22n地址解析协议ARP地址解析的全过程n当网络中有数据进行传输时，各源结点需要知道其目的结点的IP 地址和MAC地址才可以通信。当一台主机试图与另一台已知IP 地址的主机进行通信时，它必须明确对方的MAC地址，这需要使用TCP/IP协议中的地址解析协议来完成。n主机在发送数据帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程称为地址解析（Address Resolution）。任务任务2 常常握握IP协议协议Page 23n逆地址解析协议RARPn如果此时一个网络设备不知道自己的IP地址，但知道自己的物理硬件地址，这种情况下就需要使用一种协议将设备的硬件地址转换成对应的IP地址，RARP协议就是针对这种情况产生的一种协议。任务任务2 常常握握IP协议协议Page 24nIP数据报n网络层屏蔽下层各种物理网络的差异，向其上层提供无连接的、不可靠的、尽力而为的数据传输服务，使用IP数据报作为数据的传送单位，把数据从源结点发往目的结点。nIP数据报格式nIP数据报的操作任务任务2 常常握握IP协议协议Page 25nICMP协议：是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制信息的。nICMP允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况的报告。ICMP定义了五种差错报文和四种信息报文。n五种差错报文是：源点抑制、超时、目的不可到达、改变路由、要求分片。n四种信息报文是：回送请求与应答、地址掩码请求与应答。任务任务3 认识网络互联认识网络互联Page 26nInternet上的各主机之间的通信是在IP协议下完成的，并由路由器实现将数据报从一个网络转发到另一个网络中。源主机在发送一个数据报时，会先将其目的地址放入该数据报的首部，然后将数据报送往附近的路由器进行转发。一个数据报沿着从源主机到目的主机的一条路径传输时，中间会经过许多路由器。n路由器是网络互联中的重要设备之一，它工作在OSI参考模型中的网络层。在互联网络中是使用路由器的路由选择算法为每个经过该路由的IP 数据报选择传送路径的。任务任务3 认识网络互联认识网络互联Page 27n路由器主要实现的功能是数据的存储、转发及路由的选择。（1）数据的存储、转发（2）路由选择（3）路由表任务任务3 认识网络互联认识网络互联Page 28n路由器进行路由选择的原则n数据报的封装与拆封任务任务3 认识网络互联认识网络互联Page 29n路由协议指的是路由器之间进行路由信息交换时所使用的协议。互联网络中路由器是根据自己的路由表进行路由选择并转发数据报的，路由器选择的路径是否为最佳将直接影响网络的整体性能。n自治系统（Autonomous System，AS）是处于同一个管理机构控制之下的路由器和网络群组。在互联网中，一个自治系统（AS）是一个有权自主地决定在本系统内部应采用何种路由协议的小型单位。在一个自治系统内部，一般使用相同的路由协议。任务任务3 认识网络互联认识网络互联Page 30nInternet将路由选择协议分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）两种。n常用动态路由协议：路由信息协议RIP、开放式最短路径优先协议OSPF。任务任务3 认识网络互联认识网络互联Page 31n路由器原理n路由器的主要工作就是在互联网络上为经过路由器的每个数据报寻找一条最佳的传输路径，并将该数据报有效地传送到目的主机。为了完成这样的工作，在每个路由器中都保存着各种传输路径的相关数据，即路由表，供路由选择时使用。n路由表既可以由网络管理员事先设置好，也可以由网络系统结合网络实际情况动态更新。n路由器的配置模式任务任务4 了解了解网络地址转换与网络地址转换与IPv6Page 32n网络地址转换（NAT）属于接入广域网中的一种应用技术，它是一种将私有IP地址转化为合法IP地址的转换技术，应用于各种类型的Internet接入方式和各种类型的网络中。任务任务4 了解了解网络地址转换与网络地址转换与IPv6Page 33nIPv6也被称为下一代互联网协议，它是由IETP设计的用来替代现行的IPv4 协议的一种新的IP协议。nIPv6数据报格式nIPv6的报头为40字节任务任务4 了解了解网络地址转换与网络地址转换与IPv6Page 34nIPv6较IPv4的优势地址容量大大扩展简化了报头格式协议的灵活性允许对网络资源的预分配允许协议增加新的功能提高安全性IPv6加入了对自动配置的支持IPv6增加了增强的组播支持以及对流的控制操作课程小结课程小结n网络层位于OSI模型中的第三层，数据传输单位为分组或是包。n网络层的主要功能是：为上层提供两种服务，打包与拆包，分组转发路由选择及流量控制。网络层提供两种服务，一种是数据报服务，另一种是虚电路服务。n掌握IP协议、IP地址n子网掩码、子网划分n掌握路由器的工作原理与使用谢谢观看看！