第6章 网络层协议

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1、现代计算机网络技术第6章网络层协议摘要网络层是OSI参考模型中的第三层，介于传输层和数据链路层之间，本章详尽的介绍了多种网络层协议的定义和技术应用，阐述计算机网络中进行数据交换而建立的各种规则、标准或约定的集合。学习目标移动IP工作原理IPv4，IPv6的报文格式理解掌握掌握了解IP协议及工作原理子网划分的规则Ipv6与IPv4差异ICMP，IGMPARP/RARP协议6.1IP协议IP协议定义在OSI参考模型第三层——网络层，是Internet最重要的协议。在IP协议中规定了在Internet上进行通信时应遵守的规则，例如IP数据包的组成、

2、路由器如何将IP数据包送到目的主机等。6.1.1IP协议的主要作用1．决定路径2．分割重组数据6.2IPv4IPv4，是互联网协议（InternetProtocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基础的协议。IP协议很复杂，研究IP数据报头是非常重要的图6-1IP数据报IP实现两个基本功能：寻址和分段。IP协议的目标很简单：生成发往目的地的数据报，而且除了把这个数据包发送到下一跳路由器。图6-2基于IP协议的数据接收和发送过程6.2.1IP分类编址每个IP地址都是由两部分构成：网络号和主机号。A类：第一个字节的最高

3、位是0B类：第一个字节的前两位是10C类：第一个字节的前三位是110D类：第一个字节的前四位为1110E类：第一个字节的前五位为11110图6-3IP地址分类每类IP地址的最低地址与最高地址6.2.2子网划分划分子网的原因1．充分利用现有IP地址。2．提高网络性能，提高安全性，减少广播域。3．利于网络管理。一．划分子网的规则划分子网的规则是把主机号前几位变成子网号。举个例子：有如下一个B类网络其默认子网掩码255.255.0.0，用二进制表示为11111111.11111111.00000000.00000000划分为五个子网可将主机

4、号的前三位变为子网号，即子网掩码变化为11111111.11111111.11100000.00000000，转换为点分制十进制为255.255.224.0，这就是此网络划分后的子网掩码。我们可以计算出每个子网可容纳最多主机数。二．RFC950标准，非RFC950标准有两种计算标准：RFC950标准非RFC950标准1NMAX=2M-2HMAX=2(X-M)-2M:主机号变网络号数目X:原主机号数目NMAX:最大子网数HMAX:最大主机数NMAX=2MHMAX=2(X-M)本例中M值为3，可计算出NMAX为23，值为8，即此划分能最大表示的子

5、网数目，HMAX为28-3=32，即为此划分能最大容纳的主机数目。练习：计算此划分能最大表示的子网数目和最大容纳的主机数目。6.2.3CIDRCIDR(ClasslessInterDomainRouting)无分类域间路由选择，是一个在Internet上创建附加地址的方法，这些地址提供给服务提供商（ISP），再由ISP分配给客户。CIDR将路由集中起来，使一个IP地址代表主要骨干提供商服务的几千个IP地址，从而减轻Internet路由器的负担6.2.4IP分组当一个IP数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度（即报头区加上数据部分）一定不能

6、超过下层的数据链路层的MTU值，否则无法传输。在出现这种情况时，要对分开的数据包进行分片。如图所示一个长度过于长的IP数据包被分成三个IP数据包被分成三份的数据在网络中的传输都是独立的6.2.5IP数据报重组目的主机收到所有分片后，对分片进行重新组装还原的过程叫做IP数据报重组。IP协议规定，只有最终的目的主机才可以对分片进行重组。目的主机接收到所有的数据包的分包之后，根据数据包首部中保存的信息，还原最初的数据包，这就是数据包的重组过程。6.3IPv66.3.1IPv6包头IPv6包头长度固定为40字节，去掉了IPv4中一切可选项，只包括8个

7、必要的字段，因此尽管IPv6地址长度为IPv4的四倍，IPv6包头长度仅为IPv4包头长度的两倍。图6-5IPv6包头6.3.2IPv6与IPv4的差异1．扩展了地址2．简化了包头3．对扩展和选项支持进行了改进4．增强了对流的支持5．提供身份验证和保密6.3.3IPv4到IPv6的过渡实现IPv4到IPv6的平滑过渡有以下三种常用方案：1．双协议栈技术2．隧道技术3．网络地址转换/协议转换技术6.4移动IP技术定义：移动IP，是为了满足移动节点在移动中保持其连接性而设计的。功能：实现跨越不同网段的漫游功能。版本：移动IP现有两个版本，分别为移

8、动IPv4和移动IPv6。图6-6移动IP网络结构6.4.1移动IP的关键技术移动IP技术的工作过程中有几项关键技术1．移动IP节点的两个IP地址2．代理发现3．代