计算机网络技术辅导资料十一内 容：本周我们将学习课件第六章网络层与 IP 协议 1-2 节。希望通过下面的内容能使同学们加深对本章相关知识点的理解。本章知识脉络：1．网络层的基本概念与 IPv4 协议的基本内容2．IPv4 地址的概念与分类3．IP 地址的子网划分4．分组交付与路由选择5．路由选择协议6．ICMP 协议与网络层 QoS重点掌握内容：1．重点：网络层的基本概念、IPv4 地址的概念与分类、IP 地址的子网划分、IPv4 协议的基本内容。2. 难点：分组交付与路由选择、路由选择协议。一、 网络层的基本概念与 IPv4 协议的基本内容1. IPv4 协议的基本概念• IP(Internet Protocol)协议是 TCP/IP 协议体系中网络层的协议;• TCP/IP 协议一共出现了 6 个版本，目前使用版本 4，网络层 IP 协议记作 IPv4 ；IP 协议版本 6 记作 IPv6，称为下一代的 IP 协议。• TCP/IP 协议体系中的其它协议，如 TCP、UDP、ICMP 及 IGMP 等都是以 IP 协议为基础的。 2. IPv4 协议的主要特点 (1) IP 协议提供的是一种 “尽力而为”的服务。 • 无连接、不可靠； (2) IP 协议是点-点的网络层通信协议。 • 针对源主机-路由器、路由器-路由器、路由器-主机之间的数据传输；(3) IP 协议向传输层屏蔽了物理网络的差异。3. IPv4 分组的格式• IP 分组由两个部分组成：分组头和数据； • 分组头有时也称为首部，长度是可变的； • 人们习惯用 4 字节为基本单元(每行宽度)表示分组头字段； • IPv4 分组头的基本长度 20 字节( 5 行必须的字段) ，最大长度为 60 字节(可选字段最长40Byte ) 。IP 分组的分片与组装• IP 分组的可标识的最大长度为 65535 个字节。• 从 IP 协议与数据链路层协议的角度看：要根据下一个网络的数据链路层的最大传输单元MTU 决定是否分片。分片的基本方法： 标识• 标识字段长度为 16 位，最多可以分配的 ID 值为 65535 个，用于区分分组； • 分组可能通过不同的传输路径到达目的结点，目的结点根据标识字段 ID 值，将同一标识的片挑出来重装。标志• 标志字段共 3 位，最高位为 0，必须复制到所有分组中；• 不分片（DF）值：DF=1，表示接收结点不能对分组分片； DF=0，表示可以分片； • 分片（MF ）值：MF=1 表示接收的分片不是最后一个分片； MF=0 表示接收的是最后一 个分片。二、 IPv4 地址的概念与分类1. IPv4 地址的基本概念• 连接到每个局域网的计算机都有一个 MAC 地址，即物理地址；物理地址是数据链路层地址，用来标识接入局域网的一台主机； • IP 地址是网络层的地址，主要用于路由器寻址，通过软件设置，因此也称为逻辑地址。2. IP 地址 TCP/IP 协议的网络层使用的地址标识符叫做 IP 地址；是一个 32 位的二进制地址；• 网络中的每一个主机或路由器至少有一个 IP 地址；• 在 Internet 中不允许有两个设备具有同样的 IP 地址；• 如果一台主机或路由器连接到两个或多个物理网络，那么它可以拥有两个或多个 IP 地址。3. 标准 IP 地址的分类A 类地址 • 网络号的第 1 位固定为 0，可分配长度为 7 位，网络号有 128 (27=128) 个，net ID 不同；• net ID=10 的 10.0.0.0～10.255.255.255 用于专用地址； • 主机号为全 0 和全 1 的两个地址保留。每个 A 类网络可以分配的主机号 host ID 有 224-2=16777214 个； • A 类地址覆盖范围为：1.0.0.0-127.255.255.255。B 类地址 • B 类地址的网络号前两位固定为 10，可分配长度为 14 位，网络号有 214=16384 个； • 主机号为全 0 和全 1 的两个地址保留； 因此每个 B 类网络可以有 216-2=65534 个主机号； • B 类地址覆盖范围为：128.0.0.0～191.255.255.255。 C 类地址 • C 类地址的网络号前三位固定为 110，可分配长度长度为 21 位，允许有 221=2097152 个网络； • 主机号为全 0 和全 1 的两个地址保留，一个 C 类 IP 地址允许分配的主机号为 28-2=254 个；• C 类地址覆盖范围为：192.0.0.0-223.255.255.255。D 类 IP 地址 • D 类 IP 地址地址覆盖范围为： 224.0.0.0～239.255.255.255• D 类 IP 地址用于其他特殊的用途，如多播地址。 E 类 IP 地址 • E 类 IP 地址地址覆盖范围为： 240.0.0.0～247.255.255.255• E 类地址用于某些实验和将来使用。4. 特殊的 IP 地址直接广播地址• 在 A 类、B 类与 C 类 IP 地址中，主机号是全 1 的地址（如 B 类地址 191.1.255.255）为直接广播地址； • 它是用来使路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络（191.1.0.0）的所有主机。 受限广播地址 • 如果网络号与主机号的 32 位全 1 的 IP 地址（255.255.255.255）为受限广播地址； • 它是用来将一个分组以广播方式发送给本物理网络中的所有主机。三、本节例题（一）单选题 1、下面有关虚电路和数据报的特性，正确的是（ ）。A．虚电路和数据报分别为面向无连接和面向连接的服务B．数据报在网络中沿同一条路径传输，并且按发出顺序到达C．虚电路在建立连接之后，分组中只需要携带连接标识D．虚电路中的分组到达顺序可能与发出顺序不同分析及解答：C本题主要考查学生对数据报和虚电路相关特性的掌握。可参考本辅导资料第 2 页虚电路与数据报的对比的表格进行解答。（二）简答题1、面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？分析及解答：本题主要考查学生对面向连接与无连接服务特点的掌握。① 面向连接服务：具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段，数据按时序传送。② 无连接服务：两个实体间的通信不需要先建立好一个连接，且不需要两个通信实体同时活跃。其特点是不需要接收端做任何响应，因而是一种不可靠的服务，不能防止报文丢失、重复或无序。四、课后习题（答案将在第十二次辅导资料中给出）（一）单选题1、令牌环网中某个站点能发送帧，是因为该站点（ ）。A．最先提出申请B．优先级最高C．可随机发送D．获得了令牌考点分析： 本题主要考查学生对令牌环网中令牌这一概念的理解。（二）简答题1、协议与服务有何区别？考点分析：本题主要考查学生对协议与服务这两个名词的掌握。