第6章 网络层

本章学习要求

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网络层与网络互联的基本概念。 IPv4协议的基本内容。 IP地址、路由算法与路由协议的基本概念。 路由器与第三层交换的基本概念。 ICMP与IGMP协议的基本概念。 MPLS协议与虚拟专网VPN的基本概念。 地址解析ARP的基本概念与方法。 移动IP的基本概念。 IPv6协议的基本内容。2

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6.1 网络层与IP协议 6.1.1 网络层基本概念

网络层通过路由选择算法，为IP分组从源主 机到目的主机选择一条合适的传输路径，为 传输层端—端数据传输提供服务。

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IPv4

6.1.2 IP协议的发展与演变 标准分类 划分子网:IP地址IP地址 特殊地址 保留地址 3级结构预测4年B类地址用完 2015年全部地址用完 1981年,RFC1812

第1阶段:1980年

第2阶段:1991年

第3阶段:1993年

:1996年 第4阶段

: 构成超网 CIDR路由表危机

地址转换: NATISP接入的需要

IP分组1981年,RFC791

分组头 分组 交付 路由算法 路由器 设计自治系统 ASInternet 路由选择 协议

内部网关协议 RIP/OSPF 外部网关协议 BGP

第3层 交换

IPv6

1981年,RFC792

ICMP1989年,RFC1112

IP控制报文协议IGMP QoS

1993年开始1997年,RFC2236

IP多播协议

IGMPv2

1999年标准

1993年,RFC2205 资源预留协议 RSVP 1999年,RFC2475

服务质量

区分服务 Diffserv多协议标记交换 MPLS

2000年,MPLS 论坛

1998年,RFC2401/2411

IPSec

5 IP安全

6.2 IPv4协议的基本内容6.2.1 IP协议的主要特点 1、IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服务的协议 IP协议提供的是一种 “尽力而为(best-effort)”的 服务。 2、IP协议是点-点的网络层通信协议 IP协议是针对源主机—路由器、路由器—路由器、路 由器—目的主机之间的数据传输的点—点的网络层通 信协议。

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3、IP协议屏蔽了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TCP/UDP 传输层

IP分组 网络层

IP

Ethernet帧

Frame Relay帧

PPP帧

数据 链路层

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1、IPv4分组结构 IPv4分组：分组头和数据。分组头长度可变，每行宽度为4B, 6.2.2 IPv4分组格式 前五行为分组头必需有的域，长度为20B;第6行为选项域,最长 为40B。所以，IP分组头长度为20B~60B.0 版本 固 定 长 度 部 分 4 8 16 服务类型 标志 协议 19 24 总长度 片偏移 头部校验和 分 组 头 31

报头 长度标识

生存时间

源IP地址目的IP地址

可选 部分

选项 数据部分

填充域 数据 部分 8

2、IPv4分组头格式 (1)版本字段 版本字段长度为4位。 版本字段值为4,表示IPv4;版本字段值为6

,表示IPv6。 (2)协议字段 协议字段长度为8位。 表示使用IP协议的高层协议类型。协议字段值 高层协议类型 1 ICMP 2 IGMP 6 TCP 8 EGP 17 UDP 41 IPv6 89 OSPF 表6-1 协议字段值所表示的高层协议类型《计算机网络》第6章 网络层

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(3)长度IP分组头有两个长度字段：分组头长度(报头长度)、总长度。 分组头长度字段 分组头长度字段的长度为4位，它定义了以4字节为一个单位的分 组头的长度。 分组头中除了IP选项字段与填充字段之外，其他各项是定长的。 分组头长度字段最小值为5(4×5=20B),最大长度为15 (4×15=60B) 。 总长度字段 总长度字段长度为16位，定义以字节为单位的分组总长度，是分 组头长度与数据长度之和。 总长度字段长度为16位，它能表示的IP分组最大长度为65535( 216-1)字节，其中包括分组头长度。 IP分组中高层协议的数据长度等于分组的总长度减去分组头长度 。 10《计算机网络》第6章 网络层

(4)服务类型字段

服务类型(service type)字段的长度为8位，用于指 示路由器如何处理该分组。 服务类型由1位的保留位， 4位的服务类型(TOS)字段 与3位的优先级(precedence)字段构成。服务类型： Precedence D T R C 0 D:1,low delay 0, normal T:1,high throughput 开销 0, normal 可靠性 吞吐量 R:1,high 可靠性 C:1,low cost 优先级 延迟 0, normal 0, normal 4位中，最多只能有一位值为1,其他3位则为0,默认值0000 优先级 分8级，数值越大等级越高，数据报越重要。 12

b7 b6 b5

b4 b3 b2 b1 b0

(5)生存时间(TTL)字段

生存时间TTL用来设定分组在Internet中的“寿命”, 它通常是用转发分组最多的路由器跳数(hop)来度 量。 生存时间TTL的初始值由源主机设臵，经过一个路由 器转发之后，TTL值减1。 当TTL的值为0时，丢弃分组并发送ICMP报文通知源 主机。13

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(6)头校验和字段 头校验和字段长度为8位。 设臵头校验和是为了保证分组头部数据完整性。 IP分组只对分组头进行校验，不包括分组数据。 IP分组头之外的部分属于高层数据，高层数据都 会有相应的校验字段，IP分组不对高层数据进行 校验。 每经过一个路由器，IP分组头都要改变一次，数 据部分并不改变。设臵头校验和只对变化部分进 行校验是合理的，可以减少路由器对每个接收分 组的处理时间，提高路由器的运行效率。14

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(7)地址字段 分组头中最 …… 此处隐藏：2629字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……