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1、第五章网络层的故障诊断与维护本章学习目标掌握网络层的功能及其组件。理解数据包的结构,掌握数据包的捕获和分析方法。掌握sniffer的使用方法。掌握网络层的故障排除方法5.1网络层的功能5.1.1网络层功能概述网络层是OSI参考模型的第三层，是涉及网络配置工作最多的地方，主要解决网络与网络之间的通信的问题。其中包含了分配网络地址与子网掩码、添加默认网关与域名服务器、安装和配置路由器。当然,网络层也是网络配置中,易于出错的层。在一个巨大的互联网络中,维护人员大量的时间被用于解决此层中发生的问题。5.1网络层的功能对网络层的支持所涉及到的任务并不是非常多,但是,必须完全掌
2、握网络层功能,才能有效维护此层的网络故障并解决故障。网络层处理逻辑地址，正是利用这些地址,网络协议才能有效地将数据包从一个网络传输到另一个网络。对网络层的分析分为3个部分：定义逻辑地址，提供路由选择，处理无连接数据包传输。5.1网络层的功能5.1.2定义逻辑地址逻辑地址是指配置给设备的地址,它工作在网络层,提供了网络与主机的信息。逻辑地址并不像数据链路层定义的物理地址那样可以表现网络结构。对于一个网络协议,为了将数据从一个网络传送到另一个网络,必需利用两部分逻辑地址：一部分用来识别网络,另一部分用来标识主机。5.1网络层的功能逻辑地址必需包含网络部分与主机部分。这样
3、,一个巨大的、包含有上千台主机(公司内)甚至于上百万台主机(互联网)的网络才能被构造起来,并且可以迅速定位其中的每一台主机。路由器首先找到主机所在的网络,然后南确定单独的主机地址。找到这个网络以后,在那个网络中的一台路由器将通过将逻辑地址与数据链路层的物理地址映射,从而找到这个独产的主机。数据包到达正确的网络以后,不同的协议将采用不同的方式来将主机逻辑地址映射为物理地址。TCP/IP采用的方式则是利用地址解析协议(ARP)。网络层中最复杂的一个方面是决定数据包在传送到目的地时,所经过的网络最佳路径。5.1网络层的功能5.1.3互联网络中路径的选择如果从一端到另一端只
4、存在一条路径,那么网络层的工作将变得非常单纯。但是,正如国家中复杂的道路系统一样,在大多数大型网络里,都存在有多条从位置A到位置B的路径。而且,并不总是有一个明确的结论,来选择应该遵从哪一条路径。有一些线路上业务量很繁重,而另一些线路上业务量很少;有一些正在进行建设或出现了故障,而有一些则运行通畅。网络层利用路由协议,可以选择到达目地的最佳路径。如果有一条原来通畅的线路变得拥塞甚至不可利用,那么就需要选定一条备用的线路。路由协议信赖于包含有主机标号域与网络标号域的逻辑地址。具有此样逻辑寻址方案的协议则被称为路由协议或可路由协议。若想将数据包从一个网络有效地传输到另一
5、个网络,网络层需要完成很多工作。提高效率的关键是减少开销。换句话说,网络层有特定的工作需要去完成,而可靠性,流量控制等事务,则留给其他层去实现。5.1网络层的功能5.1.4无连接数据包的传输网络层依靠于OSI模型中更高的几层来提供高级功能,如可靠性与流量控制。网络层的工作是将数据包Y从源所在的网络传输到目的所在的网络,而不考虑是否有数据包X或数据包Z也要到达同一目的地址。实际上,当一个网络中的网络层组成部分沿着数据包前往目地的路径将数据包传送给另一个网络以后,无法确认数据包是否安全到达。这样一种方式被称为无连接通信。5.1网络层的功能5.1.5网络层的主要功能1)通
6、过路由选择算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径；2)网络层使用数据链路层的服务；3)实现路由选择、拥塞控制与网络互联等基本功能；4)向传输层的端到端传输连接提供服务；5.2网络层的组件网络层中，路由器对该层非常重要。它们利用网络层中定义的逻辑地址来决定如何在网络通信中更有效地传输数据信息。协议则是网络层必不可少的，他们定义的传输的语法和规则。5.2.1网络协议一台计算机只有在遵守网络协议的前提下，才能在网络上与其他计算机进行正常的通信。尽管在网络中,物理层是基础,但工作在网络层的协议则是网络的核心成份。大多数协议以簇的形式出现,将一系列函数整合成为一个协议进行安
7、装。例如:TCP/IP包括IP网络层协议,TCP与UDP传输层协议。当然还包含一个应用程序与问题解决的工具包,如FTP和PING工具。IPX/SPX带有IPX网络层协议,SPX传输层协议,以及NETWERE核心协议(NCP)。NCp处理了一些传输层以及上层的功能。NETBEUI则是一个轻量级的协议,它只在传输层与会话层上工作。尽管可以选择很多网络协议,但应用最普遍的网络协议则是TCP/IP。5.2网络层的组件5.2.2路由器如何将数据发送到它的目的地路由器＝邮局交换机＝邮递员逻辑地址：邮编＝IP地址物理地址：门牌号和姓名＝MAC5.2网络层的组件应用层应用层数据
