【计算机网络】——网络层（上）

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 1.1网络层概述

网络层的主要任务是实现网络互连，进而实现数据包在各网络之间的传输。

网络层需要解决的问题

• 网络层向运输层提供怎么的服务（”可靠传输“ or "不可考传输"）
• 网络层寻址问题
• 路由选择问题

因特网 是目前全世界用户数量最多的互联网，它使用TCP/IP协议栈

由于TCP/IP协议栈的网络层使用网际协议IP，它是整个协议栈的核心协议，因此在TCP/IP协议栈中网络层通常称为网际层。

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 1.2网络层两种服务

1.2.1面向连接的虚电路服务

可靠通信由网络来保证

必须建立网络层的连接一虚电路VC

通信双方沿着已建立的虚电路发送分组

目的主机的地址仅在连接建立阶段使用，之后每个分组的首部只需携带一条虚电路的编号(构成虚电路的每一段链路都有一个虚电路编号)。

这种通信方式如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组最终正确到达接收方(无差错按序到达、不丢失、不重复)。

通信结束后，需要释放之前所建立的虚电路。

很多广域分组交换网都使用面向连接的虚电路服务。例如，曾经的X.25和逐渐过时的帧中继FR、

异步传输模式ATM等。

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1.2.2无连接的数据报服务

可靠通信应当由用户主机来保证

不需要建立网络层连接

每个分组可走不同的路径

每个分组的首部必须携带目的主机的完整地址

这种通信方式所传送的分组可能误码、丢失、重复和失序。

由于网络本身不提供端到端的可靠传输服务，这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价

格低廉(与电信网的交换机相比较)。
因特网采用了这种设计思想，也就是将复杂的网络处理功能置于因特网的边缘(用户主机和其内部

的运输层)，而将相对简单的尽最大努力的分组交付功能置于因特网核心。

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两种服务的比较

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1.3IPv4地址

1.3.1IPv4地址概述

IPv4地址就是因特网上的每一台主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32比特的标识符。常采用点分十进制表示方法

十进制正整数转8位无符号二进制数   除2取余法

1.3.2分类编制的IPv4地址

1.A类地址

网络号最高位固定为0

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2.B类地址

网络号固定前两位为10

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3.C类地址

网络号前三位固定为110

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 4.D类和E类地址

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注意事项：

只有A类、B类和C类地址可分配给网络中的主机或路由器的各接口

主机号为“全0"的地址是网络地址，不能分配给主机或路由器的各接口

主机号为“全1"的地址是广播地址，不能分配给主机或路由器的各接口

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1.3.3划分子网的IPv4地址

32比特的子网掩码可以表明分类IP地址的主机号部分被借用了几个比特作为子网号

子网掩码使用连续的比特1来对应网络号和子网号

子网掩码使用连续的比特0来对应主机号

将划分子网的IPv4地址与其相应的子网掩码进行逻辑与运算就可得到IPv4所在子网的网络地址

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例如：已知某个网络的地址为218.75.230.0，使用子网掩码255.255.255.128对其进行子网划分

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子网划分细节

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 默认子网掩码是指在未划分子网的情况下使用的子网掩码

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 1.3.4无分类编址的IPv4地址

CIDR使用“斜线记法”，或称CIDR记法。即在IPv4地址后面加上斜线“/”,在斜线后面写上网络前缀所占的比特数量

例如：128.14.35.7/ 20  网络前缀占用比特数量为20 主机编号占用的比特数量为12

CIDR实际上是将网络前缀都相同的连续IP地址组成一个CIDR地址块

例如：请给出CIRD地址块206.0.64.8/18的全部细节(最小地址，最大地址，地址数量，聚合c类网数量，地址掩码)

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 路由聚合（构造超网）

将需要聚合的IP地址的从第一字节开始，把最先不同的字节写成二进制形式，然后从前往后找到相同部分，转化为十进制点分形式即为聚合地址

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1.3.5IPv4地址的应用

1.定长的子网掩码FLSM

例如：假如申请到的C类网络为218.75.230.0，将C类网络划分为5个子网，则至少需要3个比特位来分配子网的网络号。

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 采用定长的子网掩码划分会造成IP地址的极大浪费，如图所示每个子网都有 32 个可分配的IP地址，但是有些子网可能只需要几个IP地址

2.变长的子网掩码VLSM

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 1.3.6IP数据报的发送和转发过程

若在同一个网络中就是直接交付，若不在同一个网络中则为间接交付

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