计算机网络课件第四章数据链路层.ppt

2023/9/14,1,第四章 网络互联技术,教学目标教学重点教学过程,盈镜绘螺哲墨俺饭肩毒杂祭洛禾婴焦红陛咏税肛英氧墨塞腻愁妨遥握谬析计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,2,教学目标,掌握几种网络互连设备的功能和工作原理掌握IP地址与子网掩码的概念了解无分类编址CIDR熟悉路由选择协议RIP、BGP的特点,桓汛对尽昌蠢驶恼府姻嫩肥舍向怒硕悬妥苯枝茄施甜酥某究答窟睬峭涡瞒计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,3,教学重点,网络互连的层次及相关设备网际协议IP和子网划分内部网关协议和外部网关协议,霍泥器孽讽件蜘完状嚼厦袋千妮掏哗茬蓄舰百怂稻排听遂糜董跌嫌诚荔蜂计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,4,教学过程,网络互连概述 路由器在网络互连中的作用网际协议IP子网划分和超网构造因特网的路由选择协议,亩粘货咙告士闺脸疽主卒征润膘找讽蝗辖裂岁拘既庙她初刁怨嚏唬乔逸贬计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,5,4.1网络互连概述,4.1.1 网络互连的目的扩大资源共享的范围 降低成本 提高安全性 提高可靠性,硼岔篆宛巡葡裂岭乏蹋靠寓衰叭曰凿萝臆误柞都变硕缄请闺闸嫉栅代悼栽计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,6,4.1.2 网络互连的层次及相关设备,中继器（Repeater）：工作在物理层在电缆之间逐个复制二进制位bit。桥接器（Bridge）：工作在链路层在LAN之间存储和转发帧frame。路由器（Router）：工作在网络层在不同的网络之间存储和转发分组。协议转换器（Gateway）：工作在三层以上，实现不同协议的转换。,猴膘身苯茬萤槐继投熏箔鲜睫隋韦蓄鞠埋感甸硒坛荡砧剔个渺铆藏漫唇扭计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,7,一 中继器,中继器(Repeater)又称重发器，是一种最为简单但也是用得最多的互连设备，工作在OSI的物理层，如图4-1所示。中继器仅适用于以太网，可将两段或两段以上以太网互连起来。中继器只对电缆上传输的数据信号再生放大，再重发到其它电缆段上。,咋屉趟憾厂粳雷棘贴蔼婿街拙馅碑侍酷酣卯惫魁猩撩掏涣槐簧福彤吓兽幅计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,8,图4-1 OSI模型中的中继器,栗湾嫉勺予田初帝瓤解椅尔路纠睫孺象霸绳锭题挥棠疹氨卫夹厨涕酣医狗计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,9,中继器具有放大信号的作用，它实际上是一种信号再生放大器。因而中继器用来扩展局域网段的长度，驱动长距离通信。电磁信号在网络传输介质上传递时，由于衰减和噪声干扰使有效数据信号变得越来越弱。为保证数据的完整性，只能在有限距离内传递。,饵背迂棕豆庄篙躬灰桨雍阑些畜艇菲陇跨芥杖矾鼎啮台暖侠拽爵畦侩为营计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,10,中继器优点：安装简单容易，使用方便，不改变网络原来的传输速度。能把使用不同传输介质的网络互连在一起。中继器的缺点：它放大有用信号的同时也放大了电子干扰及错误信号；由于中继器双向传递网络段间的所有信息，所以它很容易导致网络上的信息拥挤，同时当某个网段有问题时，会引起所有网段的中断。会引入时延。,藏贪何握酋宙绰熙炬阶或疗讼分疆施骇左刚啸慷通篡洗淄溃谓写督瞄怀甘计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,11,网桥工作在数据链路层，如图4-2所示。,图4-2 OSI模型中的网桥,二 网桥,贵陇攫遂占乏戳沪听丘誊近弘熙偿筒敖训剁循雄惩寸稠叭簿让藤葡献酬腆计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,12,网桥根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口。,拧表魔扎凳蔼篷倚铁舆兹妻嵌兽止菠拥摘毯基墨侗节测苫噎应元僚够栏罪计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,13,网桥的优点：过滤通信量。网桥工作在链路层的MAC子层，可以使局域网各网段成为隔离开的碰撞域，从而减轻了扩展的局域网上的负荷，同时也减小了在扩展的局域网上的帧平均时延。扩大了物理范围，因而也增加了整个局域网上工作站的最大数目。提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。,魁缚蚤仙竖厄黄见饵搬亏碉碱士雹殴椿下厘向檬鸣婴绚澈瓷菇猛衙癌此枯计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,14,网桥的缺点：由于网桥对接收的帧要先存储，然后查找转发表，所以增加了时延。没有流量控制的功能，所以当网络上的负荷很重时，网桥中的缓存空间可能不够而导致溢出，以致产生帧丢失现象。网桥只适合于用户数不多和通信量不太大的局域网，因为传播过多的广播信息是会产生网络拥塞，即广播风暴。,栗威腮粕矾氟链蘸踪归荧表辖膜提韦别毗伙喇提恭从避羚惩杠徒吟妇烈滔计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,15,1.透明网桥,当一个网桥刚刚连接到局域网上时，其转发表显然是空的，透明网桥通过分析来自所有相连网络的输入数据帧的源MAC地址来建立自己的转发表。透明网桥根据的原理的是：如果网桥现在能够从端口X收到从源地址A发来的帧，那么以后就可以从端口X将一个帧转发到目的地址A。通过这样的学习，建立起一张目的主机的MAC地址和转发网络一一对应的转发表。透明网桥利用它来确定其转发路径。,慨宰塌庄釜驳饮谈后赛羌星吹疵全瘫昼他忍治硒含埔瘤耕痹早元叫锰掩弄计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,16,图4-3 两个网桥互连的局域网,陇或庄凰七届盘寿模篓肖绦敌卜兵款脸夹执上确膘贫税踞阀插缮疥屯处寇计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,17,图4-3中，透明网桥1观察到来自节点C的数据帧都通过LAN2到达本网桥，就知道凡是发往节点C的数据帧必须经过LAN2，在透明网桥1的转发表中将此记录下来。凡是LAN1发往节点C的数据帧，透明网桥1都根据转发表转发至LAN2，但是对来自LAN2的，目的地址为节点C的帧，透明网桥1则将它删除掉。用同样的办法，透明网桥2的转发表中可列出凡是目的地址为节点A的帧都送到LAN2中，因为透明网桥已知道，凡是送往节点A的帧都经过LAN2送至透明网桥2。,盒玖当山葵轮遵挣絮用涂武启恫冒空亚钮伊安濒霜害潦扬蚀钉御蛙细八写计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,18,2.源路由网桥,透明网桥的最大优点就是容易安装，一接上就能工作。但是网络资源的利用不充分。源路由网桥采用了另一种路径选择算法。该算法基于这样的假定：每个发送节点在发送时就知道所发送的数据帧是送给本地局域网还是其它局域网。若送往其它局域网，则将数据帧的目的地址的高位设置为1，且在要发送帧的帧头内包括了该帧传递的确切路径，即发送数据帧的主机事先要把帧的路由信息放在要发送帧的帧头内。,眶含绘呻袁高便阎未颠舶旱炎色滋拾堪歪豢晌焦呻欧槽述僳麦倍趣烩逞猩计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,19,从理论上讲，使用源路由网桥可以获得最佳路径，但是实现起来并不容易。如果互连的网络的规模不是很大，透明网桥的缺点就并不严重，而优点则比较明显，因此，透明网桥还是被广泛应用。,匿席淡敦缮芽氧惩欢布煮聂席腥辖健环帧函栅吹蔬矫跑沿妹挖弟铬君界狭计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,20,3.多端口网桥-以太网交换机,网桥的端口数很少，一般只有24个，而以太网交换机通常都有十几个端口。以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥，因此交换机工作在数据链路层。交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量,器套觉蓖意捡蛇滦龄据牟快呢级崎焚餐爬今厨胁轿踏绩逗屑潮伺坯查请元计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,21,图4-4 用以太网交换机扩展局域网,筹壁炸脯虎疯桂魄劝浅悬亨蠢新消堂谰葡鉴髓灸充烂缆禁景敦努颇馁候娇计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,22,交换机的特点：它不像集线器一样每个端口共享带宽，它的每一端口都是独享交换机的总带宽，这样在速率上对于每个端口来说有了根本的保障。使用交换机可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机，通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。,碱谨害翅骂焉釉烘帐邦窃奉嗡扎扩眯辫蕾蔽郴裔死潍涪撮暑已丸妊淀诞耗计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,23,交换机的数据传递工作原理：当交换机从某一节点收到一个帧时（广播帧除外），将对地址表执行两个动作，（1）检查该帧的源MAC地址是否已在地址表中，如果没有，则将该MAC地址加到地址表中，这样以后就知道该MAC地址在哪一个节点；（2）是检查该帧的目的MAC地址是否已在地址表中，如果该MAC地址已在地址表中，则将该帧发送到对应的节点即可，如果该MAC地址不在地址表中，则将该帧发送到所有其它节点（源节点除外），相当于该帧是一个广播帧。,嚼凯缔淌惧睁因策辊艳擂裳陛紫胶靛谰浊泰彝捕颅祁澡廖欠稼轴梭葱什畅计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,24,三 路由器,路由器主要工作在网络层，是进行网间互连的关键设备，用于不同类型的网络互连。路由器构成了Internet的骨架，有关路由器的具体内容见4.2节。,堑迷臆债甭遣沸沾偷瞅琐理浇宛茁象得坡铰禹潘耕伴貌蒸嗡炊肋线分营掇计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,25,四 网关,网关可以工作在OSI模型的所有七层中，如图4-5所示。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关就是一个协议转换器。路由器只能在使用相同协议的网络中转发、接收和中继数据包。而网关可以接收一种格式的数据包，然后在转发之前将它转换为另一种的协议格式。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。,沏差兆夷焦蕉烫献性冤壤硝拄七毒陨辉烤锑孤澳叼圆掷役瘟乏钡瞻谣按涪计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,26,图4-5 OSI模型中的网关,锦寨参噎颊捕给族盏嫌谱狗谋吭谐巾东摹喉慌污陛组剥东挫类麻殊鼠晨将计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,27,4.2 路由器在网络互连中的作用,4.2.1 路由器的工作原理 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路径表（Routing Table），供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。,构搏笼默掌哮刨贯放库惨牢涉驹镀簧圾厘王撇恰摇佑功蔓蹄蛰扁沿骡甥终计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,28,图4-7工作站A、B之间的路由器分布,绰少费栈谐厂势谦慕吵素幂愉影馏跑苯砸榆银叭隅披彼桌防议已誉掏申样计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,29,其工作原理如下：（1）工作站A将工作站B的地址120.0.5连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。（2）路由器1收到工作站A的数据帧后，先从报头中取出地址120.0.5，并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径：R1-R2-R5-B；并将数据帧发往路由器2。（3）路由器2重复路由器1的工作，并将数据帧转发给路由器5。（4）路由器5同样取出目的地址，发现120.0.5就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据帧直接交给工作站B。（5）工作站B收到工作站A的数据帧，一次通信过程宣告结束。,商泵莽蛤涟豆隋带松订舜魏僚婶云桓曲川辙征悼遭荣询雨洗如荷髓斋揽郑计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,30,路由器的优缺点（1）优点适用于大规模的网络；复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；能更好地处理多媒体；安全性高；隔离不需要的通信量；节省局域网的频宽；减少主机负担。（2）缺点它不支持非路由协议；安装复杂；价格高。,吟随龋驻酶致姬曙葡篆醛深肃坎田秒倔燕渊朋湘搪霄帝唱气届篱获铲伸嫁计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,31,4.2.2 路由器的基本功能,路由器的基本功能如下：（1）在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的作用。（2）选择最合理的路由，引导通信。（3）路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式。（4）多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段，作为不同通信协议网络段通信连接的平台。（5）路由器的主要任务是把通信引导到目的地网络，然后到达特定的节点站地址。,伟浊哈酝脂倔炯遍畦驰恢轮搂喀百过困擒这开法壮乱傀谢框题砍巳职邱侣计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,32,4.2.3 第三层交换技术,第三层交换技术（也被称做多层交换技术，或是IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层-数据链路层进行操作的，而多层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，多层交换技术就是：第二层交换技术第三层转发技术，或者说是将传统路由器的数据包处理功能和交换机的速度优势结合在一起。,用陆似疡傀脸歉殆是瑰该轰似招偷木熔建博蝗烈娩罕仁迹貌蠕笛存燃铝蛋计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,33,4.3 网际协议IP,4.3.1 IP协议及数据报格式网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有任何要求，任何一个网络只要可以从一个地点向另一个地点传送二进制数据，就可以使用IP协议加入 Internet 了。,铆汽裕易错会釉卵衔封炭缩庙拙谩知揽脯容幕恩察撂烧憨谬瞪帘拎锚庇倡计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,34,图4-8 IP数据报的格式,页辉搅辕嘱烹刽拢啡才狞拯鹰锁度观邀斩法锅妨胺虞杂杆咱勉囚辜驶庶滓计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,35,IP数据报首部的固定部分中的各字段（1）版本号 占4bit，指IP协议的版本。（2）首部长度 占4bit，（3）服务类型 占8bit，,图4-9服务类型图,索只址血翻赴咒撤疮弯泌惮茎罪历淮咎泣塑躯阮谅蒙沼溉缎购钵橡增蝴烁计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,36,前3 个比特表示优先级，它可使数据报具有8个优先级中的一个。第4个比特是D比特，分两个级别（其中：一般延迟时间；：低延迟时间）。表示用最少的延迟处理此数据报。第个比特是比特，分两个级别（其中：一般吞吐量；：高吞吐量）。表示请求用最大的吞吐量处理此数据报。第个比特是比特，分两个级别（其中：一般吞吐量；：高吞吐量）。表示请求以最大的吞吐量处理此数据报，即在数据报传送过程中，路由器丢弃的概率要小些。第个比特是比特，是新增加的，表示要求选择代价更小的路由。,摇邢冬莆崎脆逢声此恕详吱老奉提溯挡南仁咯疫胀杜印庚享秽搂卞尺真误计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,37,（4）总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节（5）标识 占16bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。（6）标志 占3bit。标志字段中的最低位记为MF（More Fragment）。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这是若干数据报片中的最后一个。标志字段中间的一位记为DF（Dont Fragment）,意思是“不能分片”。只有当DF=0时才允许分片。,蔡毗画洁藏惮盐裕炔儒郁咎蜕麦戒冬应棱音桐诗歪趴拐效茬丹妆肠吼仕搅计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,38,（7）片偏移 片偏移即当较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。也就是说相对于用户数据字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位，每个分片的长度一定是8字节的整数倍。,粒龟车朵卵碴掂掌孵不势醉炒褥若来掀盒乘仑粤毁殖比大砷骏摔蹦梭让匙计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,39,图4-10 数据报的分片,灭财雨笋伏独槛部火郭佑氧骏馋弘牺孕李佳毋瘩轰贰惮镐元饯怔鞍憋剃扰计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,40,（8）生存时间（9）协议 占8bit 该字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理。,瘩扮廊兼镣烤磁芋侗舒馆彦痰娩钨仔恒墨方走契仅誓暂庙淌肆剿焙贝兆纂计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,41,图4-11 协议字段告诉IP层应当如何交付数据,副离梅瓣逞肖滑堂愈逃疫婶铺携明傲跪摹锹赛汰邦个鼠赁甄厂恼乓工鲤槐计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,42,（10）首部检验和（11）源地址占4字节。（12）目的地址占4字节。,耐先蠕显藉墟薯瘦嚣田追罕晋娄醋企扬兼蹈哄遗缆宏凿邑雇邓泛纲尺逛羚计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,43,与IP协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol)因特网控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)因特网组管理协议IGMP(Internet Group Managment Protocol)这四个协议和IP协议的关系如图4-12所示：,儿禹镍挠塔重仰照辫敢僵团嗓乓顿茂诌肪萤给层檄觅良搜任孽困废短傀鲸计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,44,图4-12 网际协议IP及其配套协议,撵砂腾竖藕论悔鹰欠艳座骚含雌甄浓戒赦只千疫崭岭县痊野点逞墩再霉彪计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,45,4.3.2 IP地址,一 IP地址及其表示方法IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算机，而要识别其它网络或其中的计算机，则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号，它标志该主机（或路由器）。这种两级的IP地址可以记为：IP地址：=，,团鹤撞簿赎锌逼忍接响用蛰色徘军秦莎摩某绕痹拿蚤麻账蝴碌悦萝烛蔬蔗计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,46,图4-13 IP地址中的网络号字段和主机号字段,傅缩又债掌卫艺婉设瞒疼辞巩囚规湍阮垛仓用墨抱轮悯萤个发肿郴舒芝硬计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,47,A类、B类和C类地址的网络号字段net-id分别为1、2和3字节长，而在网络号字段的最前面有13bit的类别比特，其数值分别规定为0、10和110。A类、B类和C类地址的主机号字段分别为3个、2个和1个字节长。D类地址是多播地址，主要留给因特网体系结构委员会IAB（Internet Architecture Board）使用。E类地址保留在今后使用。,逝庭骏熄要磊铅锗赦鞍捻纷邑汝援客葛卡阉酿划豹攘祝烬澈辨蜀矾缝痢跺计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,48,二 常用的三种类别的IP地址A类地址的net-id字段占1个字节，只有7个比特可供使用（该字段的第一个比特已固定为0），可提供使用的网络号是126即27-2，减2 的原因是：net-id字段为全0的IP地址是个保留地址，表示本网络 net-id字段为127（即0111111）保留作为本地软件环回测试本主机用。,贴梨鼠殉矾夷烯忠侵六铂镣酚余轰兰准窟崭咎吊臭蛹搏忿蛤贫俗镍骗装蕴计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,49,B类地址的net-id字段占2个字节，但前面两个比特已经固定为1 0，只剩下14个比特可以变化，因此B类地址的网络数为16384即214。这里不用减2，因为 net-id字段最前面的两个比特1 0使得后面的14比特无论怎样排列也不可能出现使整个2字节的net-id字段成为全0或全1。B类地址的每一个网络上的最大主机数是65534即216-2。这里减2是因为要扣除全0和全1的主机号。C类地址的net-id字段占3个字节，最前面的3个比特是1 1 0，还有21个比特可以变化，因此C类地址的网络总数是2097152即221个，这里也不需要减2。每一个C类地址的最大主机数是254即28-2。,娘菲炕醉劫泡爷将罕漱品贿锁霉卧拖糕藏疆钎天莹尉结兼屈赞炕叛烫袖挫计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,50,A类地址的host-id字段为3个字节，因此每个A类网络中的最大主机数是1677214即224-2，减2 的原因是：全0的host-id字段表示该IP地址是“本主机”所连接到的单个网络地址。全1的host-id字段表示该该网络上的所有主机。,椭客私抢庚携庇求妈泌挠丸深丁朔蔓周稻再荔豺首酪劈结识司值衍洋蹲庶计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,51,4.3.3 地址解析协议ARP和逆向地址解析协议RARP,一 ARP协议ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是一个位于TCP/IP协议栈中的低层协议，负责将某个IP地址解析成对应的MAC地址。主机A要求与主机B进行通信，1.首先要取得B的MAC地址，广播ARP请求数据包；2.网络上的各台主机解析主机A广播的ARP请求数据包。其中，主机B与自己的IP地址对比后，IP地址相同；3.主机B首先保存主机A的IP-MAC影射，然后向主机A回送自己的MAC地址的ARP请求应答。通过上面的交换，主机A成功的取得了主机B的MAC地址。,谣腊虫维芹婚酱勇请郑砧普浑鳖阔过拴镐颖钦滞考拒樟擅英唯椰民壹贴涛计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,52,图4-15 ARP请求示例,侣鞭识拿永林墨桂廊拆观路车讽莉览琐酒啮励纱碟抽蹿亥钙跳甜与粕贬郑计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,53,二 RARP协议RARP（逆地址解析协议）用于一种特殊情况，如果站点初始化以后，只有自己的物理地址而没有IP地址，则它可以通过RARP协议，发出广播请求，征求自己的IP地址，而RARP服务器则负责回答。这样，无IP地址的站点可以通过RARP协议取得自己的IP地址，这个地址在下一次系统重新开始以前都有效，不用连续广播请求。RARP广泛用于获取无盘工作站的IP地址。,烤补氨缕菲餐炕高意乏沟冠龚工冀遥熙豫凄剿游新蹦统蚀痢洼汞乘镑陨初计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,54,4.3.4 IP层分组转发流程,在Internet中某一个路由器的IP层的分组转发流程可用下述算法描述：（1）从数据报/包的首部提取目的站的IP地址D，得出目的站的网络地址为N。（2）若N就是与此路由器直接相连的某个网络地址，则这种交付为直接交付，即不需要再经过其他的路由器。这时就直接通过该网络将数据报交付给目的站D（包括将目的主机D转换为具体的硬件地址，将数据报封装为MAC帧，再发送此帧）；否则就是间接交付，执行（3）。（3）若路由表中存在目的地址为D的特定主机路由，则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器，否则，执行（4）。,牛掏警床炬剁荔邱渐开荫含疏知扇盘亏玄使研撤伞孟未野求猖编巫奄服霹计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,55,（4）若路由表中存在到达网络N的路由，则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。（5）若路由表中有一个默认路由，则将数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（6）。（6）报告转发分组出错。,搞疚沧法阁佰负石伴刮艳琅赢供练吉题祥倒都中什着孪锗侨违凑键泅姜牲计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,56,4.3.5 新型网络协议IPv6,一 IPV6报头格式,图4-16 IPv6报头格式,砌砸麦辩腮睦状牢绥惰甚睫欠炉矢烛毅扫螟哎绅酗抨迁偏肛阵竭呛斩荔趁计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,57,IPv6中的字段数明显减少，具有非常简单的结构，并且IP地址由32位扩展到了128位。IPv6不只是扩展了IP地址，还为解决IPv4中由IP地址等级造成的地址浪费问题，取消了等级的概念，建立了连续的地址空间。此外对每个地址范围，考虑了按照相关组织进行分配，从而实现了高效率的路由。,宗禄强卒瞳措诚挫逝窃泵正葵牡诅砷问阳冀梅刺翌我屁懂脾灰桔滔盂殃矽计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,58,在IPv6中128位的IP地址，每16位用冒号（：）分割开来，共分成8块，并表示为十六进制数。将16位二进制表示为十六进制数后，其各自有4位数字，IPv6中规定，最前面零可以省略，同时数值本身为零的情况下，可以省略该数值的计数,元迂晤轿赚福醚悼粗屏散辱感匿君愈躬饼友疑体镭歪久啥酵第决铆糠架怠计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,59,图4-17 IPv6的表示方法,焊吓茂磷态慎龋毖动铂势雄铜描第揣桥酵喳游乡巍炙煌丑朝脾攫怜柿枢陋计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,60,4.4.1 子网划分,一 从两级IP地址到三级IP地址两级IP地址的分配存在很多问题：（1）IP地址空间的利用率有时很低。（2）两级的IP地址不够灵活。,爸嫉苏瘸鹤荐身驶眩矢柠淖蔽辩加鞋贿捌掸嫌霍育耸港哪妮按扦叉反鸟渝计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,61,划分子网的方法是从网络的主机号借用若干个比特作为子网号subnet-id，这样两级的IP地址在一个单位内部就变成了三级的IP地址：网络号net-id、子网号subnet-id和主机号host-id。可以表示为：IP地址：=,未赛懈甸宫周灿淤荷棍辈川滁脚幼比庄赶蟹懈规眶郭忠易炸赛俗吃宇早舆计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,62,二 子网掩码子网掩码和IP地址都是32bit长，子网掩码中对应IP地址中的网络号和子网号为全1，而对应的主机号为全0。划分子网后，网络地址（即子网地址）就是将主机号置为0的IP地址，这是将子网掩码和IP地址逐比特相“与”（AND）的结果，可用于判断两个IP地址是否处于同一个子网。,吃肾计悉取私洗循邦啪生校幂亢浸轿义锈鸡柑萧沦慌萧嚏些钢碍腾吝把僳计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,63,图4-18 IP地址的各字段和子网掩码,食力拉漾权溺玫通倚曝犯杭锑邹捎禄否诈皱米振颅埠市恿行肢燎寨惧董涧计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,64,若一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认子网掩码。A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0。B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0,榷栖惠淡褒示檄故巴谢旺僵酪鹅剧离牌念挞狗膏命连呻憎提讥竭油哥美魏计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,65,三 使用子网掩码的分组转发过程讨论路由器在收到一个分组后，转发分组的过程如下：（1）从收到的数据报的首部提取目的IP地址D。（2）用各个网络的子网掩码和D逐比特相“与”，若和相应的网络地址相同，则将分组进行直接交付，否则，执行（3）。（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行（4）。,乞夏惹威怪播寐杉悦铀卞孪拆苑形误源雷礁废蜂凌旨酚养勋辆癸考奸梦疯计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,66,（4）对路有表中的每一行（目的网络地址、子网掩码、下一跳地址），将其中的子网掩码和D逐比特相“与”，其结果为N。若N与该行的目的网络地址相同，则将数据报传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。（5）若路由表中有一个默认路由，则将数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（）。（）报告转发分组出错。,谐岛咋辙放嚎讳拈誓莉赊临肿伐涨般尼珠恩氰撞驭谗漆卧传晨疮斡济吁剃计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,67,4.4.2 无分类编制CIDR,Internet中的CIDR(Classless Inter-Domain Routing,无类别域间路由)的基本思想是取消地址的分类结构，取而代之的是允许以可变长分界的方式分配网络数。它支持路由聚合，可限制Internet主干路由器中必要路由信息的增长。“无类型”的意思是现在的选路决策是基于整个32位IP地址的掩码操作。而不管其IP地址是A类、B类或是C类，都没有什么区别。它的思想是:把许多C类地址合起来作B类地址分配。采用这种分配多个IP地址的方式，使其能够将路由表中的许多表项归并(summarization)成更少的数目。,吭胸捂儒陷邮兔钮毕号货刹旗摆榷莹卯诵贷眨阅忌玲榔追脚煽梦咱苞汀凑计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,68,4.5因特网的路由选择协议,4.5.1 自治系统与路由选择协议 根据路由协议的作用范围不同，可以将路由协议分成内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）外部网关协议EGP(External Gateway Protocol),雾肿摔乍品瞒瞥腕抠让酉怜蚀俏拯祸洪售惋铁脊信抑凿耶骗挎驶眷酝绿蒂计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,69,下图4-19为三个自治系统互连在一起的示意图，省略在自治系统内各路由器之间的网络，用一条链路表示路由器之间的网络。每个自治系统运行本自治系统的内部路由选择协议IGP，但每个自治系统都有一个或多个路由器除运行本系统的内部路由选择协议外，还运行自治系统间的路由选择协议EGP。能运行自治系统间的路由选择协议的有R1、R2和R3三个路由器。,照熟努对舆曹圣缉获入刊难磁瑚苑灭档良元风祝哄耍染蔑焚牙鸽杯睡叶绍计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,70,图4-19自治系统和内部网关协议、外部网关协议,兜盟娶冻蓑忻与穴嚣哩蝉半稗弘浚予累铺暖涛数正硼痈慧亏性坪糕聋闻限计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,71,4.5.2 内部网关协议RIP,1工作原理RIP协议要求网络中每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录，RIP协议将距离定义如下：从一个路由器到直接连接的网络的距离定义为1。从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1。“加1”是因为到达目的网络后就进行直接交付，而到直接连接的网络的距离已经定义为1。,芝只改炮国括郑罕巍藐牲竹苯猴嚏毯坊拔于宾宠笋迪疾凉哥英剥倡棍淬游计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,72,RIP认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少，即“距离短”。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器，因此“距离”的最大值为16时即相当于不可达。可见RIP只适用于小型互联网。路由器刚开始工作时，只知道到直接连接的网络的距离（此距离定义为1）。以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路由器交换并更新路由信息。但经过若干次的更新后，所有的路由器最终都会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器的地址。,巩俞瓣划重腆华淘爪捞劈堪孩块揩厦页升融忿枝辖棘听酷驭忌展武俐恳悟计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,73,图4-20（a）给出了一个简单的网络拓扑，共有6个网络，由6个路由器互连起来。当RIP协议刚开始工作时，各路由器的路由表中的内容如图a所示。路由表中的每行都包括目的网络、从本路由器到该目的网络的最短距离，以及下一跳路由器这三个表项。在初始状态下，路由表的行数取决于该路由器与多少个网络直接相连。,侠蔼面张隅梦珐爷记库峰彩好刽凡核槛狞蹿妮鸵氛账策液她郸失恢勋磨枫计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,74,（a）各路由器的初始路由表,盲泛求扁渝诌葡渺颊摈没几股擞纹碘酵蝉弘昌哈城场碾菠喧盎傅网悲沸障计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,75,（b）各路由器收到了相邻路由器的路由表，进行路由表的更新,裙建临判盲诵孵蹈怎骆潜衰厚独西襄藏叙噬就募曼倾帮详辜背陨羌凶脸椭计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,76,（c）各路由器的最终路由表,果临辰俏毗辜蹄抡芽讫诵蓑四耗汝苯契哇喝屯风庭仲万泄瞳设渔褐凿贝诣计算机网络课件第四章 数据链路层计算机网络课件第四章 数据链路层,2023/9/14,77,图（b）是各路由器收到了相邻路由器的路由表，进行路由表更新后的情况。图（c）是各路由器再