計算機網絡 五、 五層協定體系結構-----網絡層（上）

網絡層(network layer)主要包括以下兩個任務：

• (1) 負責為分組交換網上的不同主機提供通信服務。在發送資料時，網絡層把運輸層産生的封包段或使用者資料報封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中，由于網絡層使用IP協定，是以分組也叫做IP資料報，或簡稱為資料報。
• (2) 選中合适的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組，能夠通過網絡中的路由器找到目的主機。
• 協定：IP,ICMP,IGMP,ARP,RARP

目錄

一、網絡層的幾個重要概念  

1.1 網絡層提供的兩種服務

1.2 網絡層的兩個層面

​編輯 二、網際協定 IP

2.1  虛拟互連網絡

2.2  IP 位址

2.2.1 IP 位址采用 2 級結構

 2.2.2 分類的 IP 位址

 2.2.3. 無分類編址 CIDR

2.2.4 IP位址的特點

2.3 IP 位址與 MAC 位址

2.4 位址解析協定 ARP

2.5 IP 資料報的格式

三、IP 層轉發分組的過程

3.1基于終點的轉發

3.2  最長字首比對

3.3 使用二叉線索查找轉發表

四、網際控制封包協定 ICMP

4.1 ICMP 封包的種類

4.2  ICMP 的應用舉例

五、IPv6

5.1IPv6 的基本首部

5.2  IPv6 的位址

5.3  從 IPv4 向 IPv6 過渡

5.4  ICMPv6

一、網絡層的幾個重要概念  

1.1 網絡層提供的兩種服務

1.2 網絡層的兩個層面

• 不同網絡中的兩個主機之間的通信，要經過若幹個路由器轉發分組來完成。
• 在路由器之間傳送的資訊有以下 2 大類：
• 1.資料。
• 2.路由資訊（為資料傳送服務）。

 二、網際協定 IP

2.1  虛拟互連網絡

                                       使用中間裝置進行互連

 IP網的意義：

• 當網際網路上的主機進行通信時，就好像在一個網絡上通信一樣，看不見互連的各具體的網絡異構細節。
• 如果在這種覆寫全球的 IP 網的上層使用 TCP 協定，那麼就是現在的網際網路 (Internet)。

2.2  IP 位址

2.2.1 IP 位址采用 2 級結構

 2.2.2 分類的 IP 位址

                                             分類的 IP 位址的優點和缺點

 2.2.3. 無分類編址 CIDR

 ​​​​​​

 與運算是 ：0與0 得0  1與0得0  1與1 得1 

 2.2.4 IP位址的特點

2.3 IP 位址與 MAC 位址

2.4 位址解析協定 ARP

 2.發送方是主機，要把 IP 資料報發送到另一個網絡上的一個主機。這時用 ARP 找到本網絡上的一個路由器的硬體位址。剩下的工作由這個路由器來完成。

 3.發送方是路由器，要把 IP 資料報轉發到本網絡上的一個主機。這時用 ARP 找到目的主機的硬體位址。

4.發送方是路由器，要把 IP 資料報轉發到另一個網絡上的一個主機。這時用 ARP 找到本網絡上另一個路由器的硬體位址。剩下的工作由這個路由器來完成。

2.5 IP 資料報的格式

1.  首部的前一部分是固定長度，共 20 位元組，是所有 IP 資料報必須具有的。
2. 可選字段，其長度是可變的
3. 版本——占 4 位，指 IP 協定的版本。目前的 IP 協定版本号為 4 (即 IPv4)。
4. 首部長度——占 4 位，可表示的最大數值是 15 個機關(一個機關為 4 位元組)，是以 IP 的首部長度的最大值是 60 位元組。
5. 服務——占 8 位，用來獲得更好的服務。隻有在使用區分服務（DiffServ）時，這個字段才起作用。在一般的情區分況下都不使用這個字段
6. 總長度——占 16 位，指首部和資料之和的長度，機關為位元組，是以資料報的最大長度為 65535 位元組。總長度必須不超過最大傳送單元 MTU。
7. 辨別 (identification) ——占 16 位，它是一個計數器，用來産生 IP 資料報的辨別。
8. 标志(flag) ——占 3 位，目前隻有前兩位有意義。①标志字段的最低位是 MF (More Fragment)。MF=1 表示後面還有分片，MF=0 表示最後一個分片。②标志字段中間的一位是 DF (Don't Fragment) 。隻有當 DF=0 時才允許分片。
9. 片偏移——占 13 位，指出：較長的分組在分片後某片在原分組中的相對位置。片偏移以 8 個位元組為偏移機關。

 協定——占 8 位，指出此資料報攜帶的資料使用何種協定，以便目的主機的 IP 層将資料部分上交給那個處理過程

三、IP 層轉發分組的過程

3.1基于終點的轉發

3.2  最長字首比對

3.3 使用二叉線索查找轉發表

四、網際控制封包協定 ICMP

4.1 ICMP 封包的種類

4.2  ICMP 的應用舉例

五、IPv6

5.1IPv6 的基本首部

 版本(version)—— 4 位。它指明了協定的版本，對 IPv6 該字段總是 6。

通信量類(traffic class)—— 8 位。這是為了區分不同的 IPv6 資料報的類别或優先級。目前正在進行不同的通信量類性能的實驗。

流标号(flow label)—— 20 位。 “流”是網際網路絡上從特定源點到特定終點的一系列資料報， “流”所經過的路徑上的路由器都保證指明的服務品質。所有屬于同一個流的資料報都具有同樣的流标号。

有效載荷長度(payload length)—— 16 位。它指明 IPv6 資料報除基本首部以外的位元組數（所有擴充首部都算在有效載荷之内），其最大值是 64 KB。

下一個首部(next header)—— 8 位。相當于 IPv4 的協定字段或可選字段。

跳數限制(hop limit)—— 8 位。源站在資料報發出時即設定跳數限制。路由器在轉發資料報時将跳數限制字段中的值減 1。當跳數限制的值為零時，就要将此資料報丢棄。

源位址—— 128 位。是資料報的發送站的 IP 位址。

目的位址—— 128 位。是資料報的接收站的 IP 位址。

5.2  IPv6 的位址

5.3  從 IPv4 向 IPv6 過渡

5.4  ICMPv6

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