• 在物理层与数据链路层的基础上,
• 介绍网络层基概、
• 网络层功能、
• IP协议及网络互联、
• 路由选择与路由器的基概

要求

• 网络层与网络互联。
• IPv4协议。
• IP地址、路由算法与路由协议。
• ARP。
• 路由器与第三层交换。
• IPv6协议。
• 移动IP协议。
• ICMP协议与IGMP协议。
• MPLS协议与虚拟专网v*n。

5.1网络层与IP协议

5.1.1网络层基本概念

• 目前设计与组建的网络不仅需覆盖一个实验室、校园、公司、政府机关,更重要的是要接入 Internet。
• Internet环境中,你给同学发邮件,你不知道通过什么样的传输路径,如何在很短的时间内就可送到对方。
• Google搜索时,你不需知道你现在浏览的Web服务器位于何方。
• 之所以能方便地在Internet上享受各种网络服务,正因为有网络层IP的支持。
• 网络层通过路由选择算法,
  • 为IP分组从源主机到目的主机选一条合适的传输路径,
  • 为传输层提供端-端数据传输服务。

5.1.2 IP协议的发展与演变

• IPv4协议的最早文档RFC791在1981,
  • 那时Internet规模小,计网用于科研与大学,
• 随着Internet规模的扩大和应用的深入,Internet核心协议之一的IPv4协议也不断补充,但主要内容没实质变化。
• IPv4协议是健壮和易于实现,且有很好的可操作性。
• 它本身受住了Internet从一个小型的科研网络,发展到今天这样的全球性大规模网际网的考验

 

5.2 IPv4基本内容

5.2.1 IP协议的主要特点

• IP协议的特点表现在

1. IP协议是无连接、不可靠的分组传送服务的协议

• 提供的是一种无连接的分组传送服务,
  • 不提供对分组传输过程的跟踪
• 尽力而为的服务

 

• (1)无连接
  • 不维护IP分组发送后的任何状态信息
  • 每个分组的传输过程独立

 

• (2)不可靠
  • 不能保证每个IP分组都能
    • 正确、不丢失和顺序地到达目的主机

 

• 分组通过Internet的传输过程复杂
• 协议的设计者须用简单方法去处理这样一个复杂问题
• 设计重点应放在系统的适应性、可扩展性与可操作性上
  • 分组交付的可靠性方面只能做出一定的牺牲

2.IP协议是点-点的网络层通信协议

• 网络层需在Internet中为通信的两主机间找一条路径,
  • 这条路径通常由多个路由器、点–点链路组成
• IP协议要保证数据分组从一个到另一个路由器,
  • 通过多条路径从源主机到达目的主机
• IP协议是针对源主机-路、路-路、路-目的主机间的数据传输的点-点线路的网络层通信协议

3.IP协议屏蔽互联的网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异

• 作为一个面向Internet的网络层协议,它必然要面对各种异构的网络和协议
• 互联的网络是广域网,也可能是城域网或局域网
• 即使都局域网,它们的物理层、数据链路层协议也可能不同
• 希望用IP分组来统一封装不同的网络帧。
• 通过IP协议,网络层向传输层提供的是统一的IP分组,
  • 传输层不需考虑互联网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异
  • IP协议使异构网络的互联变容易