文章目錄
- 網絡層提供的兩種服務
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- 虛拟電報服務 - 讓網絡層負責可靠傳遞
- 資料報服務 - 不讓網絡層負責可靠傳遞
- 網際協定IP
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- 虛拟互連網絡
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- 使用一些中間裝置進行互連
- 虛拟互連網絡的意義
- 從網絡層看IP資料報的發送
- 分類的IP位址
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- IP位址及其表示方法
- 常用的三種類别的IP位址
- IP位址的一些重要特點
- IP位址和硬體位址
- 位址解析協定ARP
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- ARP的作用
- ARP的要點
- 應當注意的問題
- IP資料報
- 劃分子網和構造超網
- 網際控制封包協定ICMP
- 網際網路的路由選擇協定
- IPv6
- IP多點傳播
- 虛拟專用網VPN和網絡位址轉換NAT
- 多協定标記交換MPLS
網絡層提供的兩種服務
- 網絡層向上隻提供無連接配接的 盡最大努力傳遞的資料報服務
- 網絡層在發送分組時不需要先建立連接配接 每一個分組獨立發送 與其前後的分組無關
- 網絡層不提供服務品質的承諾 即所傳送的分組可能出錯 丢失 重複和失序
- 當然也不保證分組傳送的時限
虛拟電報服務 - 讓網絡層負責可靠傳遞
通信之前先建立虛電路 以保證雙方通信所需的一切網絡資源 如果再使用可靠傳輸的網絡協定 就可使所發送的分組無差錯按序到達終點 不丢失 不重複
虛電路是邏輯連接配接
虛電路表示這隻是一條邏輯上的連接配接 分組都沿着這條邏輯連接配接按照存儲轉發的方式傳送 而不是真正建立了一條實體連接配接
資料報服務 - 不讓網絡層負責可靠傳遞
- 由于傳輸網絡不提供端到端的可靠傳輸服務 這就使網絡中的路由器可以做得比較簡單 而且價格低廉
- 如果主機中的程序之間的通信需要是可靠的 那麼就由網絡的主機中的傳輸層負責可靠傳遞
- 網絡的造假大大降低 運作方式靈活 能夠适應多種應用
資料報服務的要求
- 可靠通信應當由使用者主機來保證
- 不需要連接配接的建立
- 每個分組都有終點的完整位址
- 每個分組獨立選擇路由進行轉發
- 出故障的節點可能會丢失分組 一些路由可能會發生變化
- 分組到達終點時不一定按發送順序
- 端到端的差錯處理和流量控制由使用者主機負責
網際協定IP
- 網際協定IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協定之一
- 與IP協定配套使用的還有三個協定 :
- 位址解析協定ARP
- 網際控制封包協定ICMP
- 網際組管理協定IGMP
虛拟互連網絡
将網絡互連并能夠互相通信 需要解決需要問題
- 不同的尋址方案
- 不同的最大分組長度 等等
是以 如何将異構的網絡互相連接配接起來呢
使用一些中間裝置進行互連
- 将網絡互相連接配接起來要使用一些中間裝置
- 中間裝置又成為中間系統或者中繼系統
- 有以下五種不同的中間裝置
- 實體層中繼系統 : 轉發器
- 資料鍊路層中繼系統 : 網橋或橋接器
- 網絡層中繼系統 : 路由器
- 網橋和路由器的混合物 : 橋路器
虛拟互連網絡的意義
- 是以虛拟互連網絡也就是邏輯互連網絡 它的意思就是互連起來的各種實體網絡的異構性本來是客觀存在的 但是我們利用IP協定就可以使這些性能各異的網絡從使用者看起來好像是一個統一的網絡
- 使用IP協定的虛拟互連網絡可簡稱為IP網
- 使用虛拟互連網絡的好處是 : 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 而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
從網絡層看IP資料報的發送
- 如果我們隻從網絡層考慮問題 那麼IP資料報就可以想象是在網絡層中傳送
在傳輸資料的時候 每一層都認為是在和對方的那一層在進行直接通信 但當然其實是靠他的下層的支援來完成通信的
分類的IP位址
- 在TCP/IP體系中 IP位址是一個最基本的概念
- 将IP位址劃分為若幹個固定類
- 每一類位址都由兩個固定長度的字段組成 其中一個字段是網絡号net-id 它标志主機或者路由器所連接配接到的網絡 而另一個字段則是主機好host-id 它标志該主機或者路由器
- 主機号在它前面的網絡号所指明的網絡範圍内必須是唯一的
- 由此可見 一個IP位址在整個網際網路範圍内是唯一的
IP位址及其表示方法
- IP位址就是給每個連接配接在網際網路上的主機或者路由器配置設定一個在全世界範圍是唯一的32位的辨別符
E類位址保留為今後使用
根據網絡号和主機号所占的位數的不一樣來差別是哪一類位址
我們現在常用的其實是 點分十進制記法
8位一組 轉換成10進制 加上點 就是我們現在常見的IP位址表現形式
常用的三種類别的IP位址
IP位址的一些重要特點
- IP位址是一種分等級的地質結構 分兩個等級的好處是
- IP位址管理機構在配置設定IP位址時隻配置設定網絡号 而剩下的主機号則由得到該網絡号的機關自行配置設定 這樣就友善了IP位址的管理
- 路由器僅根據目的主機所連接配接的網絡号來轉發分組 而不考慮目的主機号 這樣就可以使路由表中的項目數大幅度減少 進而減小了路由表所占的存儲空間
- 實際上IP位址是标志一個主機(或路由器)和一條鍊路的接口
- 當一個主機同時連接配接到兩個網絡上時 該主機就必須同時具有兩個相應的IP位址 其網絡号net-id必須是不同的 這種主機成為多歸屬主機
- 由于一個路由器至少應當連接配接到兩個網絡 是以一個路由器至少應當有兩個不同的IP位址
- 用轉發器或網橋連接配接起來的若幹個區域網路仍為一個網絡 是以這些區域網路都具有同樣的網絡号
- 所有配置設定到網絡号的網絡 無論是範圍很小的區域網路 還是可能覆寫很大地理範圍的廣域網 都是平等的
IP位址和硬體位址
- IP位址和硬體位址是不同的位址
- 從層次的角度看
- 硬體位址(實體位址)是資料鍊路層和實體層所使用的位址 固有屬性 類似經緯度
- IP位址是網絡層和以上各層使用的位址 是一種邏輯位址 稱IP位址是邏輯位址是因為IP位址是用軟體實作的 人為配置設定的位址
位址解析協定ARP
- 通信時使用了兩個位址 IP位址和MAC位址
- 每一個接口都有兩個位址
ARP的作用
- ARP用來解決 已經知道了一個機器(主機或路由器)的IP位址 如何找出其對應的硬體位址. 從網絡層使用的IP位址 解析出再資料鍊路層使用的硬體位址
ARP的要點
- 不管網絡層使用的是什麼協定 在實際網絡的鍊路上傳送資料幀的時候 最終還是必須使用硬體位址
- 每一個主機都設有一個ARP高速緩存 裡面有所在區域網路上的各主機和路由器的IP位址到硬體位址的映射表
- 當主機A欲向本區域網路上的某個主機B發送IP資料報時 就先在其ARP高速緩存中檢視有無主機B的IP位址
- 如有 就可查處其對應的硬體位址 後寫入MAC幀 然後通過區域網路将該MAC幀發往此硬體位址
- 如沒有 ARP進行在本區域網路上廣播發送一個ARP請求分組 收到ARP相應分組後 将得到的IP位址到硬體位址的映射寫入ARP高速緩存
- ARP請求分組 : 包含發送方硬體位址/發送方IP位址/目标方硬體位址 (未知時填0)/目标方IP位址
- 本地廣播ARP請求 (路由器不轉發ARP請求)
- ARP相應分組 : 包含發送方硬體位址/發送方IP位址/目标方硬體位址/目标方IP位址
- ARP分組封裝在屋裡網絡的幀中傳輸
應當注意的問題
- ARP時解決同一個區域網路上的主機或路由器的IP位址和硬體位址的映射問題
- 如果要找的主機和源主機不在同一個區域網路上 那麼就要通過ARP找到一個位于本區域網路上的某個路由器的硬體位址 然後把分組發送給這個路由器 讓這個路由器把分組轉發給下一個網絡 剩下的工作就由下一個網絡來做
- 從IP位址到硬體位址的解析是自動進行的 主機的使用者對這種位址解析過程是不知道的