2.3网络层
网络层只提供数据报交付服务，不保证服务的质量： 只保证数据的传输，不负责数据的判断
一.网际协议IP
1.配套IP协议的协议
①ARP(地址解析协议)：
②ICMP（网际控制报文协议）：
③IGMP（网际组管理协议）:
2.虚拟互联网络
(1)将网络连接的中间设备
①转发器： 物理层中间设备
②网桥（桥接器）： 数据链路层中间设备
③路由器： 网络层中间设备
④网关： 网络层以上的设备
(2)虚拟互联网（IP网）
①物理上存在异构
②逻辑上使用IP协议将网络统一
(3)路由器转发
①路由器被用来间接交付
路由器R1上的H1发信息给Rn上的Hn
3.分类的IP地址
IP地址: 给互联网上每一台主机配置唯一的32位标识符
(1)分类IP
分类IP: 将IP地址划分若干固定类，每一类地址都由两个固定长度的字符组成。
现在主要使用D类E类地址
①网络号： 标志主机连接的网络号
②主机号： 标志该主机
(2)IP地址的特点
①IP地址是分等级的地址结构：
- IP地址管理机构分配IP只分配网络IP
- 路由器转发分组时只根据网络号，减少表项目的需求
②IP地址标志主机与一个链路的接口：
- 多归属主机： 当一个主机连接两个网络时，必需具有两个IP
③网络根据网络号划分: 转发器或网桥连接的局域网仍属于同一个网络
④IP平等： 互联网平等对等每一个IP
(3)IP地址与硬件地址
IP地址： 指网络层，及以上各层使用的一种逻辑地址
物理地址： 指数据链路层，和物理层使用的地址
①IP数据报，放IP地址，MAC帧放硬件地址
②在各自的层只能看到对应的地址
- 局域网→链路层，IP数据报均封装在MAC帧中。
③IP层抽象的互联网屏蔽了网络层以下的复杂结构
4.地址解析协议ARP
ARP： 通过解析IP地址获得物理地址
要点：
①每一台主机都有ARP（高速缓存），有各局域网和路由器的IP地址到硬件地址的映射表
②当某一台主机发送MAC帧时查询映射表，若有目的机映射直接打包发送。若目的机映射没有，开始在局域网广播，目的机接受到会反馈信息，ARP记录信息
5.IP数据报
(1)字段意义
①版本: 占4位指IP当前协议版本
②首部长度: 占4位，指明IPv4协议包头长度的字节数包含多少个32位
③区分服务: 占8位，用于获得更好的服务
④总长度: 首部+数据的总长度
⑤标识: 占16位，IP软件在存储器维持的计数器，记录的数发送时赋给此字段
⑥标志: 占3位，MF：后面有分片，DF:后面无分片
⑦片转移: 占13位，指出被分片的分组原分组的位置
⑧生存时间： 占8位，限制数据报在互联网中的时间，防止其无限传播
⑨协议： 占8位，指出协议的种类
⑩首部检验和： 占16位，检验数据报的首部，确认数据是否出差错
(2)IPV4数据报中首部可变部分
选项字段: IP数据报首部中的可变字段，用来支持排错，测量，安全等措施
(3)IP层转发分组的流程
每一条路由主要信息：（目的网络地址，下一跳地址）
①保证了IP数据报能准确找到目的主机所在网络的路由器
②在交付时，只有在目的网络上的路由器交付时是直接交付。其余的交换都是间接交换
分组转发算法
①从IP数据报首部提取目的IP地址D，得出网络地址M
②若路由器N与该路由器直接连接，进行直接交付。（D转换为硬件地址，数据报封装为MAC帧，发送帧）。否则③
③若路由表中有D的特定路由器，把数据报传递给表中指明的下一条路由器。若表无④
④若表中有到N的路由，数据报交给表中指明的下一条路由器。否则⑤
⑤若路由表有默认路由，报数据报传递给默认路由。否则⑥
⑥报告分组转发出错
二.子网与超网
1.划分子网
(1)两级IP地址到三级地址
早期两级IP 阿帕网的IP缺陷（需了解）
①IP地址空间利用率有时底： 有的路由器连接主机数超过1000万，有的不过10万
②路由表过大降低网络性能： 路由器超1000万的路由表明显高于10万
③两级IP不灵活： 物理位置改变，需要申请新IP，不能立即连接网络
为解决以上问题，增加了子网号字段，也叫划分子网
(2)划分子网基本思路
①划分原理： 在单位内，可将所属的物理网络划分若干子网（单位内部可见）
②划分方法: 将网络号字段部分用来进行子网划分
③使用子网: 在外部传输，网络号找到路由器。在内部，子网号找到子网，子网内，主机号找到主机。（建目录思想）
(3)子网掩码
通过与运算，处理子网信息，得出子网的网络地址
具体操作:子网掩码P地址，和子网掩码都化为二进制，进行与运算。
浙公网安备 33010602011771号