中国科学技术大学：《计算机网络 Computer Networks》课程教学资源（课件讲稿，第7版）第4章 网络层（1/3）

中国斜学我术大学 University of Science and Technology of China 计算机网络（第7版） 第4章网络层(1) 中国科学技术大学曾凡平

计算机网络 (第 7 版) 第 4 章 网络层(1) 中国科学技术大学 曾凡平

第4章网络层(1) 4.1网络层提供的两种服务 4.2网际协议IP 4.2.1虚拟互连网络 4.2.2分类的P地址 4.2.3IP地址与硬件地址 4.2.4地址解析协议ARP 4.2.5IP数据报的格式 4.2.6IP层转发分组的流程 4.3划分子网和构造超网 4.3.1划分子网 4.3.2使用子网时分组的转发 4.3.3无分类编址CIDR（构造超网) 4.网络层 3

第 4 章 网络层(1) 4.1 网络层提供的两种服务 4.2 网际协议 IP 4.2.1 虚拟互连网络 4.2.2 分类的 IP 地址 4.2.3 IP 地址与硬件地址 4.2.4 地址解析协议 ARP 4.2.5 IP 数据报的格式 4.2.6 IP 层转发分组的流程 4.3 划分子网和构造超网 4.3.1 划分子网 4.3.2 使用子网时分组的转发 4.3.3 无分类编址 CIDR（构造超网） 4.网络层 3

本章最重要的内容 (1)虚拟互连网络的概念 (2)P地址与物理地址的关系 (3)传统的分类的P地址（包括子网掩码）和无 分类域间路由选择CIDR (4)路由选择协议的工作原理 4.网络层

本章最重要的内容 (1) 虚拟互连网络的概念 (2) IP 地址与物理地址的关系 (3) 传统的分类的 IP 地址（包括子网掩码）和无 分类域间路由选择 CIDR (4) 路由选择协议的工作原理 4.网络层 4

4.1网络层提供的两种服务 网络层向运输层提供服务，屏蔽数据链路 层的差异，实现端到端的通信。 在计算机网络领域，网络层应该向运输层 提供怎样的服务(“面向连接”还是“无 连接”)曾引起了长期的争论。 争论焦点的实质就是：在计算机通信中， 可靠交付应当由难来负责？是网络还是端 系统？ 4.网络层

4.1 网络层提供的两种服务 • 网络层向运输层提供服务，屏蔽数据链路 层的差异，实现端到端的通信。 • 在计算机网络领域，网络层应该向运输层 提供怎样的服务（“面向连接”还是“无 连接”）曾引起了长期的争论。 • 争论焦点的实质就是：在计算机通信中， 可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端 系统？ 4.网络层 5

一种观点：让网络负责可靠交付 这种观点认为，应借助于电信网的成功经 验，让网络负责可靠交付，计算机网络应 模仿电信网络，使用面向连接的通信方式。 通信之前先建立虚电路(Virtual Circuit), o 以保证双方通信所需的一切网络资源。 。 如果再使用可靠传输的网络协议，就可使 所发送的分组无差错按序到达终点，不丢 失、不重复。 4.网络层 6

一种观点：让网络负责可靠交付 • 这种观点认为，应借助于电信网的成功经 验，让网络负责可靠交付，计算机网络应 模仿电信网络，使用面向连接的通信方式。 • 通信之前先建立虚电路 (Virtual Circuit)， 以保证双方通信所需的一切网络资源。 • 如果再使用可靠传输的网络协议，就可使 所发送的分组无差错按序到达终点，不丢 失、不重复。 4.网络层 6

虚电路服务 应用层 运输层 H H2 应用层 运输层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 物理层 虚电路 物理层 H1发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送 4.网络层 7

应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 虚电路服务 H1 H2 虚电路 H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送 4.网络层 7

虚电路是逻辑连接 。 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分 组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式 传送，而并不是真正建立了一条物理连接 请注意，电路交换的电话通信是先建立了 。 一条真正的连接。 因此分组交换的虚连接和电路交换的连接 只是类似，但并不完全一样。 4.网络层 8

虚电路是逻辑连接 • 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分 组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式 传送，而并不是真正建立了一条物理连接。 • 请注意，电路交换的电话通信是先建立了 一条真正的连接。 • 因此分组交换的虚连接和电路交换的连接 只是类似，但并不完全一样。 4.网络层 8

另一种观点：网络提供数据报服务 ·互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最 大努力交付的数据报服务。 0 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分 组（即P数据报）独立发送，与其前后的分组 无关（不进行编号） 。 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组 可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终 点)，当然也不保证分组传送的时限。 4.网络层

另一种观点：网络提供数据报服务 • 互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。 • 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最 大努力交付的数据报服务。 • 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分 组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组 无关（不进行编号）。 • 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组 可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终 点），当然也不保证分组传送的时限。 4.网络层 9

尽最大努力交付 ● 由于传输网络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）。 。1 如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是 可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠 交付（包括差错处理、流量控制等）。 。 采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低， 运行方式灵活，能够适应多种应用。 ·互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采 用这种设计思路的正确性。 4.网络层 10

尽最大努力交付 • 由于传输网络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）。 • 如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是 可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠 交付（包括差错处理、流量控制等） 。 • 采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低， 运行方式灵活，能够适应多种应用。 • 互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采 用这种设计思路的正确性。 4.网络层 10

数据报服务 应用层 运输层 Hi IP数据报 应用层 H2 运输层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 物理层 丢失 物理层 H1发送给H,的分组可能沿着不同路径传送 4.网络层 11

数据报服务 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 H1 H2 IP 数据报 丢失 H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送 4.网络层 11