計算機網路第五章網路層問題

Ⅰ 計算機網路這門課程第五章網路層的知識點有哪些

計算機網路這門課第五章網路層的知識點包含章節導引,第一節網路層的設計問題,第二節路由選擇演算法,第三節擁塞控制演算法,第四節服務質量,第五節網路互聯,第六節網際網路上的網路層,。

Ⅱ 計算機網路的網路層有什麼功能

計算機網路中，網路層的功能是包括定址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。它提供的服務使傳輸層不需要了解網路中的數據傳輸和交換技術。如果您想用盡量少的詞來記住網路層，那就是"路徑選擇、路由及邏輯定址"。網路層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送。

網路層中涉及眾多的協議，其中包括最重要的協議，也是TCP/IP的核心協議——IP協議。IP協議非常簡單，僅僅提供不可靠、無連接的傳送服務。IP協議的主要功能有：無連接數據報傳輸、數據報路由選擇和差錯控制。與IP協議配套使用實現其功能的還有地址解析協議ARP、逆地址解析協議RARP、網際網路報文協議ICMP、網際網路組管理協議IGMP。

(2)計算機網路第五章網路層問題擴展閱讀：

計算機網路體系結構的通信協議劃分為七層，自下而上依次為：物理層（Physics Layer）、數據鏈路層（Data Link Layer）、網路層（Network Layer）、傳輸層（Transport Layer）、會話層（Session Layer）、表示層（Presentation Layer）、應用層（Application Layer）。其中第四層完成數據傳送服務，上面三層面向用戶。

除了標準的OSI七層模型以外，常見的網路層次劃分還有TCP/IP四層協議以及TCP/IP五層協議。

大多數的計算機網路都採用層次式結構，即將一個計算機網路分為若干層次，處在高層次的系統僅是利用較低層次的系統提供的介面和功能，不需了解低層實現該功能所採用的演算法和協議；較低層次也僅是使用從高層系統傳送來的參數，這就是層次間的無關性。因為有了這種無關性，層次間的每個模塊可以用一個新的模塊取代，只要新的模塊與舊的模塊具有相同的功能和介面，即使它們使用的演算法和協議都不一樣。

Ⅲ 試述五層協議的網路體系結構的要點，包括各層的主要功能

1.應用層

應用層的任務是通過應用進程間的交互來完成特定網路應用。應用層協議定義的是應用進程間通信和交互的規則。

不同的網路應用需要不同的協議，如萬維網應用的HTTP協議，支持電子郵件的SMTP協議，支持文件傳送的FTP協議等

2.運輸層

運輸層的任務是負責為兩個主機中進程之間的通信提供通用的數據傳輸服務。應用進程利用該服務傳送應用層 報文。

所謂通用，是指並不針對某個特定網路的應用。而是多種應用可以使用同一個運輸層服務。

運輸層主要使用以下兩種協議：

傳輸控制協議TCP （提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務，數據傳輸的單位是報文段）

用戶數據報協議UDP(提供無連接的，盡最大努力交付，其數據傳輸的單位是用戶數據報)

3.網路層

網路層為分組交換網上不同主機提供通信服務。網路層將運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組和包進行傳送。

4.數據鏈路層

兩台主機間的數據傳輸，總是一段一段在數據鏈路上傳送的，這就需要使用專門的鏈路層協議。在兩個相鄰節點間的鏈路上傳送幀，每一幀包括數據和必要的控制信息（如同步信息，地址信息，差錯控制等）

三個基本問題：封裝成幀，透明傳輸，差錯檢測

5.物理層

在物理層上所傳數據單位是比特。

(3)計算機網路第五章網路層問題擴展閱讀：網路體系結構是指通信系統的整體設計，它為網路硬體、軟體、協議、存取控制和拓撲提供標准。它廣泛採用的是國際標准化組織（ISO）在1979年提出的開放系統互連（OSI-Open System Interconnection)的參考模型。

Ⅳ 計算機網路：網路層（2）

如圖，一個IP數據報由首部和數據兩部分組成。首部的前一部分是固定長度，共20位元組，是所有IP數據報必須具有的。在首部的固定部分的後面是一些可選欄位，其長度是可變的。

（1）版本
佔4位，指IP協議的版本。通信雙方使用的IP協議的版本必須一致。目前廣泛使用的IP協議版本號為4（即IPv4）。也有使用IPv6的（即版本6的IP協議）。
（2）首部長度
佔4位，可表示的最大十進制數值是15。 這個欄位所表示數的單位是32位字（1個32位字長是4位元組），因此，當I的首部長度為1111時（即十進制的15），首部長度就達到最大值60位元組。當分組的首部長度不是4位元組的整數倍時，必須利用最後的填充欄位加以填充。 因此數據部分永遠在4位元組的整數倍時開始，這樣在實現IP協議時較為方便。首部長度限制為60位元組的缺點是有時可能不夠用。但這樣做是希望用戶盡量減少開銷。最常用的首部長度就是20位元組（即首部長度為0101），這時不使用任何選項。
（3）區分服務
佔8位，用來獲得更好的服務。這個欄位在舊標准中叫做服務類型，但實際上一直沒有被使用過。1998年ITF把這個欄位改名為區分服務DS（ Differentiated Services。只有在使用區分服務時，這個欄位才起作用。在一般的情況下都不使用這個欄位。
（4）總長度
總長度指首部和數據之和的長度，單位為位元組。總長度欄位為16位，因此數據報的最大長度為216-1=65535位元組。
在IP層下面的每一種數據鏈路層都有其自己的幀格式，其中包括幀格式中的數據欄位的最大長度，這稱為最大傳送單元MTU（ Maximum Transfer Unit）。當一個IP數據報封裝成鏈路層的幀時，此數據報的總長度（即首部加上數據部分）一定不能超過下面的數據鏈路層的MTU值。雖然使用盡可能長的數據報會使傳輸效率提高，但由於乙太網的普遍應用，所以實際上使用的數據報長度 很少有超過1500位元組 的。為了不使IP數據報的傳輸效率降低，有關IP的標准文檔規定，所有的主機和路由器必須能夠處理的IP數據報長度不得小於576位元組。這個數值也就是最小的IP數據報的總長度。當數據報長度超過網路所容許的最大傳送單元MTU時，就必須把過長的數據報進行分片後才能在網路上傳送。這時，數據報首部中的「總長度」欄位不是指未分片前的數據報長度，而是指分片後的每一個分片的首部長度與數據長度的總和。
（5）標識 （identification）
佔16位。軟體在存儲器中維持一個計數器，每產生一個數據報，計數器就加1，並將此值賦給標識欄位。但這個「標識」並不是序號，因為IP是無連接服務，數據報不存在按序接收的問題。當數據報由於長度超過網路的MTU而必須分片時，這個標識欄位的值就被復制到所有的數據報片的標識欄位中。相同的標識欄位的值使分片後的各數據報片最後能正確地重裝成為原來的數據報。
（6）標志（flag）
佔3位，但目前只有兩位有意義。
標志欄位中的最低位記為 MF （ More Fragment）。MF=1即表示後面「還有分片」的數據報。MF=0表示這已是若千數據報片中的最後一個。
標志欄位中間的一位記為 DF （Dont Fragment），意思是「不能分片」。只有當DF=0時才允許分片。
（7）片偏移
佔13位。片偏移指出：較長的分組在分片後，某片在原分組中的相對位置。也就是說，相對於用戶數據欄位的起點，該片從何處開始。片偏移以8個位元組為偏移單位。這就是說，每個分片的長度一定是8位元組（64位）的整數倍。
（8）生存時間
佔8位，生存時間欄位常用的英文縮寫是TTL（ Time To live），表明是數據報在網路中的壽命。由發出數據報的源點設置這個欄位。其目的是防止無法交付的數據報無限制地在網際網路中兜圈子（例如從路由器R1轉發到R2，再轉發到R3，然後又轉發到R1），因而白白消耗網路資源。最初的設計是以秒作為TTL值的單位。每經過一個路由器時，就把TTL減去數據報在路由器所消耗掉的一段時間。若數據報在路由器消耗的時間小於1秒，就把TTL值減1。當TTL值減為零時，就丟棄這個數據報然而隨著技術的進步，路由器處理數據報所需的時間不斷在縮短，一般都遠遠小於1秒鍾，後來就把TTL欄位的功能改為「跳數限制」（但名稱不變）。路由器在轉發數據報之前就把TTL值減1。若TTL值減小到零，就丟棄這個數據報，不再轉發。因此，現在TTL的單位不再是秒，而是跳數。 TTL的意義是指明數據報在網際網路中至多可經過多少個路由器 。顯然，數據報能在網際網路中經過的路由器的最大數值是255。若把TTL的初始值設置為1，就表示這個數據報只能在本區域網中傳送。因為這個數據報一傳送到區域網上的某個路由器，在被轉發之前TTL值就減小到零，因而就會被這個路由器丟棄。
（9）協議
佔8位，協議欄位指出此數據報攜帶的數據是使用何種協議，以便使目的主機的IP層知道應將數據部分上交給哪個處理過程。

過程大致如下：
（1）從數據報的首部提取目的主機的IP地址D，得出目的網路地址為N。
（2）若N就是與此路由器直接相連的某個網路地址，則進行直接交付，不需要再經過其他的路由器，直接把數據報交付給目的主機（這里包括把目的主機地址D轉換為具體的硬體地址，把數據報封裝為MAC幀，再發送此幀）；否則就是間接交付，執行（3）。
（3）若路由表中有目的地址為D的特定主機路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行（4）。
（4）若路由表中有到達網路N的路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行（5）
（5）若路由表中有一個默認路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行（6）。
（6）報告轉發分組出錯。

在進行更詳細的轉發解釋之前，先要了解一下子網掩碼：

上一篇說到了二級IP地址，也就是IP地址由網路號和主機號組成。

二級IP地址有以下缺點:
第一，IP地址空間的利用率有時很低每一個A類地址網路可連接的主機數超過1000萬，而每一個B類地址網路可連接的主機數也超過6萬。然而有些網路對連接在網路上的計算機數目有限制，根本達不到這樣大的數值。例如10 BASE-T乙太網規定其最大結點數只有1024個。這樣的乙太網若使用一個B類地址就浪費6萬多個IP地址，地址空間的利用率還不到2%，而其他單位的主機無法使用這些被浪費的地址。有的單位申請到了一個B類地址網路，但所連接的主機數並不多，可是又不願意申請一個足夠使用的C類地址，理由是考慮到今後可能的發展。IP地址的浪費，還會使IP地址空間的資源過早地被用完。
第二，給每一個物理網路分配一個網路號會使路由表變得太大因而使網路性能變壞。
每一個路由器都應當能夠從路由表査出應怎樣到達其他網路的下一跳路由器。因此，互聯網中的網路數越多，路由器的路由表的項目數也就越多。這樣，即使我們擁有足夠多的IP地址資源可以給每一個物理網路分配一個網路號，也會導致路由器中的路由表中的項目數過多。這不僅增加了路由器的成本（需要更多的存儲空間），而且使查找路由時耗費更多的時間，同時也使路由器之間定期交換的路由信息急劇增加，因而使路由器和整個網際網路的性能都下降了。
第三，兩級IP地址不夠靈活。
有時情況緊急，一個單位需要在新的地點馬上開通一個新的網路。但是在申請到一個新的IP地址之前，新增加的網路是不可能連接到網際網路上工作的。我們希望有一種方法，使一個單位能隨時靈活地增加本單位的網路，而不必事先到網際網路管理機構去申請新的網路號。原來的兩級IP地址無法做到這一點。

於是為解決上述問題，從1985年起在IP地址中又增加了一個「子網號欄位」，使兩級IP地址變成為三級IP地址，它能夠較好地解決上述問題，並且使用起來也很靈活。這種做法叫作劃分子網 （subnetting），或子網定址或子網路由選擇。劃分子網已成為網際網路的正式標准協議。

劃分子網的基本思路如下：
（1）一個擁有許多物理網路的單位，可將所屬的物理網路劃分為若干個子網 subnet）。劃分子網純屬一個單位內部的事情。本單位以外的網路看不見這個網路是由多少個子網組成，因為這個單位對外仍然表現為一個網路。
（2）劃分子網的方法是從網路的主機號借用若干位作為子網號 subnet-id，當然主機號也就相應減少了同樣的位數。於是兩級IP地址在本單位內部就變為三級IP地址：網路號、子網號和主機號。也可以用以下記法來表示：
IP地址：=（<網路號>，<子網號>，<主機號>}

（3）凡是從其他網路發送給本單位某個主機的IP數據報，仍然是根據IP數據報的目的網路號找到連接在本單位網路上的路由器。但此路由器在收到IP數據報後，再按目的網路號和子網號找到目的子網，把IP數據報交付給目的主機。

簡單來說就是原來的IP地址總長度不變，把原來由「網路號+主機號」組成的IP地址，變為了「網路號+子網號+主機號」，因為其他網路找當前網路的主機時，使用的還是網路號，所以外面的網看不見當前網路的子網。當本網的路由器在收到IP數據報後，按目的網路號和子網號找到目的子網，把IP數據報交付給目的主機。

現在剩下的問題就是：假定有一個數據報（其目的地址是145.133.10）已經到達了路由器R1。那麼這個路由器如何把它轉發到子網145.3.3.0呢？
我們知道，從IP數據報的首部並不知道源主機或目的主機所連接的網路是否進行了子網的劃分。這是因為32位的IP地址本身以及數據報的首部都沒有包含任何有關子網劃分的信息。因此必須另外想辦法，這就是使用子網掩碼（ （subnet mask）。

子網掩碼，簡單來說就是把除了主機號設置為0，其他位置的數字都設置為1。
以B類地址為例：

把三級IP地址的網路號與子網號連起來，與子網掩碼做「與」運算，就得到了子網的網路地址。

在網際網路的標准規定：所有的網路都必須使用子網掩碼，同時在路由器的路由表中也必須有子網掩碼這一欄。如果一個網路不劃分子網，那麼該網路的子網掩碼就使用默認子網掩碼。
那麼既然沒有子網，為什麼還要使用子網掩碼？
這就是為了更便於査找路由表。
默認子網掩碼中1的位置和IP地址中的網路號欄位 net-id正好相對應。因此，若用默認子網掩碼和某個不劃分子網的IP地址逐位相「與」（AND），就應當能夠得出該IP地址的網路地址來。這樣做可以不用查找該地址的類別位就能知道這是哪一類的IP地址。顯然，

子網掩碼是一個網路或一個子網的重要屬性。在RFC950成為網際網路的正式標准後，路由器在和相鄰路由器交換路由信息時，必須把自己所在網路（或子網）的子網掩碼告訴相鄰路由器。在路由器的路由表中的每一個項目，除了要給出目的網路地址外，還必須同時給出該網路的子網掩碼。若一個路由器連接在兩個子網上就擁有兩個網路地址和兩個子網掩碼。
以一個B類地址為例，說明可以有多少種子網劃分的方法。在採用固定長度子網時，所劃分的所有子網的子網掩碼都是相同的。

表中的「子網號的位數」中沒有0,1,15和16這四種情況，因為這沒有意義。雖然根據已成為網際網路標准協議的RFC950文檔，子網號不能為全1或全0，但隨著無分類域間路由選擇CIDR的廣泛使用，現在全1和全0的子網號也可以使用了，但一定要謹慎使用，要弄清你的路由器所用的路由選擇軟體是否支持全0或全1的子網號。這種較新的用法我們可以看出，若使用較少位數的子網號，則每一個子網上可連接的主機數就較多。
反之，若使用較多位數的子網號，則子網的數目較多但每個子網上可連接的主機數就較少因此我們可根據網路的具體情況（一共需要劃分多少個子網，每個子網中最多有多少個主機）來選擇合適的子網掩碼。

所以，劃分子網增加了靈活性，但卻減少了能夠連接在網路上的主機總數。

在劃分子網的情況下，分組轉發的演算法必須做相應的改動。
使用子網劃分後，路由表必須包含以下三項內容：目的網路地址、子網掩碼和下一跳地址。
所以之前的流程變成了下面這樣：
（1）從收到的數據報的首部提取目的IP地址D。
（2）先判斷是否為直接交付。對路由器直接相連的網路逐個進行檢查：用各網路的子網掩碼和D逐位相「與」（AND操作），看結果是否和相應的網路地址匹配。若匹配，則把分組進行直接交付（當然還需要把D轉換成物理地址，把數據報封裝成幀發送出去），轉發任務結束。否則就是間接交付，執行（3）。
（3）若路由表中有目的地址為D的特定主機路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行（4）。
（4）對路由表中的每一行（目的網路地址，子網掩碼，下一跳地址），用其中的子網掩碼和D逐位相「與」（AND操作），其結果為N。若N與該行的目的網路地址匹配，則把數據報傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執行（5）。
5）若路由表中有一個默認路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行（6）
（6）報告轉發分組出錯。

Ⅳ 關於計算機網路的層次問題

不是形成了更高的一層，TCPIP 和OSI 的分層 都是讓設備，數據，網路 應用 分得更細化，每一層都是獨立存在的，下層給上層提供服務。

源自網路：請參考

建立七層模型的主要目的是為解決異種網路互連時所遇到的兼容性問題。
它的最大優點是將服務、介面和協議這三個概念明確地區分開來：
服務說明某一層為上一層提供一些什麼功能，介面說明上一層如何使用下層的服務，而協議涉及如何實現本層的服務；
這樣各層之間具有很強的獨立性，互連網路中各實體採用什麼樣的協議是沒有限制的，只要向上提供相同的服務並且不改變相鄰層的介面就可以了。
網路七層的劃分也是為了使網路的不同功能模塊（不同層次）分擔起不同的職責，從而帶來如下好處：

● 減輕問題的復雜程度，一旦網路發生故障，可迅速定位故障所處層次，便於查找和糾錯；

● 在各層分別定義標准介面，使具備相同對等層的不同網路設備能實現互操作，各層之間則相對獨立，一種高層協議可放在多種低層協議上運行；

● 能有效刺激網路技術革新，因為每次更新都可以在小范圍內進行，不需對整個網路動大手術；

● 便於研究和教學

Ⅵ 計算機網路之五層協議

一：概述

計算機網路 （網路）把許多 計算機 連接在一起，而 互聯網 則把許多網路連接在一起，是 網路的網路 。網際網路是世界上最大的互聯網。

以小寫字母i開始的internet( 互聯網或互連網 )是 通用 名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。在這些網路之間的通信協議（通信規則）可以是 任意 的。

以大寫字母I開始的Interent（ 網際網路 ）是 專有 名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網路相互連接而成的特定計算機網路，它採用的是 TCP/IP 協議族 作為通信規則，且其前身是美國的 ARPANET 。

網際網路現在採用 存儲轉發 的 分組交換 技術，以及三層網際網路服務提供者（ISP）結構。

網際網路按 工作方式 可以劃分為 邊緣 部分和 核心 部分，主機在網路的邊緣部分，作用是進行信息處理。 路由器 是在網路的核心部分，作用是：按存儲轉發方式進行 分組交換 。

計算機通信是計算機的 進程 （運行著的程序）之間的通信，計算機網路採用 通信方式 ：客戶–伺服器方式和對等連接方式（P2P方式）

按作用 范圍 不同，計算機網路分為：廣域網WAN,城域網MAN，區域網LAN和個人區域網PAN。

五層協議 的體系結構由：應用層，運輸層，網路層，數據鏈路層和物理層。

<1>:應用層 ： 是體系結構中的最高層，應用層的任務是 通過應用進程間的交互來完成特定網路應用 。應用層協議定義的是 應用進程間通信和交互的規則 。

<2>:運輸層 ：任務是負責向 兩個主機中的進程之間的通信提供可靠的端到端服務 ，應用層利用該服務傳送應用層報文。

TCP ：提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務，其數據傳輸的單位是報文段。

UDP ：提供無連接的，盡最大努力的數據傳輸服務，不保證數據傳輸的可靠性。

<3>網路層： 網路層的任務就是要選擇合適的路由，在發送數據時， 網路層把運輸層產生的報文段或者用戶數據報 封裝 成分組或包進行交付給目的站的運輸層。

<4>數據鏈路層： 數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。

<5>:物理層： 物理層的任務就是 透明 地傳送比特流，物理層還要確定連接電纜插頭的 定義 及 連接法 。

運輸層最重要的協議是：傳輸控制協議 TCP 和用戶數據報協議 UDP ，而網路層最重要的協議是網路協議 IP 。

分組交換的優點：高效、靈活、迅速、可靠。

網路協議主要由三個要素組成：   （1）語法：即數據和控制信息的結構或者格式； （2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 （3）同步：即事件實現順序的詳細說明。

二：物理層

物理層的主要任務：描述為確定與 傳輸媒體 的 介面 有關的一些特性。

機械特性 ：介面所用接線器的形狀和尺寸，引腳數目和排列，固定和鎖定裝置等，平時常見的各種規格的插件都有嚴格的 標准化的規定 。

電氣特性 ：介面電纜上的各條線上出現的電壓 范圍 。

功能特性 ：某條線上出現的某一電平的點電壓表示何種 意義 ；

過程特性 ：指明對不同功能的各種可能事件的出現 順序 。

通信的目的 是： 傳送消息 ， 數據 是運送消息的 實體 。 信號 是數據的電氣或電磁的表現。

根據信號中代表 參數 的取值方式不同。 信號分為 ： 模擬信號 （連續無限）+ 數字信號 （離散有限）。代表數字信號不同的離散數值的基本波形稱為 碼元 。

通信 的雙方信息交互的方式來看，有三中 基本方式 ：

單向 通信（廣播）

雙向交替 通信（**半雙工**_對講機）

雙向同時 通信（ 全雙工 _電話）

調制 ：來自信源的信號常稱為基帶信號。其包含較多低頻成分，較多信道不能傳輸低頻分量或直流分量，需要對其進行調制。

調制分為 兩大類 ： 基帶調制 （僅對波形轉換，又稱 編碼 ，D2D）+ 帶通調制 (基帶信號頻率范圍搬移到較高頻段， 載波 調制，D2M)。

編碼方式 ：

不歸零制 （正電平1/負0）

歸零制度 （正脈沖1/負0）

曼徹斯特編碼 （位周期中心的向上跳變為0/下1）

差分曼徹斯特編碼 （每一位中心處有跳變，開始辯解有跳變為0，無跳變1）

帶通調制方法 ： 調 幅 （ AM ）：(0, f1) 。調 頻 （ FM ）：(f1, f2) 。調 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。

正交振幅調制（QAM）物理層 下面 的 傳輸媒體 （介質）： 不屬於任何一層 。包括有： 引導性傳輸媒體 ：雙絞、同軸電纜、光纜 、 非引導性傳輸媒體 ：短波、微波、紅外線。

信道復用技術 ： 頻分復用 ：（一樣的時間佔有不不同資源） ； 時分復用 ：（不同時間使用同樣資源） ；統計時分復用、波分復用（WDM）、碼分復用（CDM）。

寬頻接入技術 ： 非對稱數字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造）

三：數據鏈路層

數據鏈路層使用的 信道 有 兩種類型： * 點對點(PPP) 信道+ 廣播*信道

點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元- -幀

數據鏈路層協議有許多， 三個基本問題 是共同的

封裝成楨

透明傳輸

差錯檢測

區域網的數據鏈路層拆成兩個子層，即 邏輯鏈路層（LLC） 子層+ 媒體接入控制（MAC） 子層；

適配器的作用：

計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器，適配器本來是主機箱內插入的一塊網路介面板，又稱網路介面卡，簡稱（ 網卡 ）。

乙太網採用 無連接 的工作方式，對發送的數據幀 不進行編號 ，也不要求對方發回確認，目的站收到差錯幀就丟掉。

乙太網採用的協議是：具有 沖突檢測 的 載波監聽多點接入 ( CSMA/CD )。協議的要點是： 發送前先監聽，邊發送邊監聽，一旦發現匯流排出現了碰撞，就立即停止發送。

乙太網的硬體地址 ， MAC 地址實際上就是適配器地址或者適配器標識符。 48位長 ， 乙太網最短幀長：64位元組。爭用期51.2微秒。

乙太網適配器有 過濾 功能：只接收 單播幀，廣播幀，多播幀 。

使用 集線器 可以在 物理層 擴展乙太網（半雙工），使用 網橋 可以在 數據鏈路層 擴展乙太網（半雙工），網橋轉發幀時， 不改變幀 的源地址。網橋 優點 ：對幀進行轉發過濾，增大 吞吐量 。擴大網路物理范圍，提高 可靠 性，可 互連 不同物理層，不同MAC子層和不同速率的乙太網。 網橋 缺點 ：增加時延，可能產生廣播風暴。

透明網橋 ： 自學習 辦法處理接收到的幀。

四：網路層

TCP/IP 體系中的網路層向上只提供簡單靈活的、無連接，盡最大努力交付的數據報服務。網路層不提供服務質量的承諾，不保證分組交付的時限， 進程 之間的通信的 可靠性 由 運輸層 負責。

一個IP地址在整個網際網路范圍內是唯一的，分類的 IP地址 包括A類（ 1~126 ）、B類（ 128~191 ）、C類（ 192~223 單播地址）、D類（ 多播 地址）。

分類的IP地址由 網路號欄位 和 主機號欄位 組成。

物理地址（硬體地址）是數據鏈路層和物理層使用的地址，而 IP 地址是網路層和以上各層使用的地址，是一種 邏輯地址 ，數據鏈路層看不見數據報的IP地址。

IP首部中的 生存時間 段給出了IP數據報在網際網路中經過的 最大路由器數 ，可防止IP數據報在互聯網中無限制的 兜圈 子。

地址解析協議 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析為 硬體地址 ，它解決 同一個區域網的主機或路由器的IP地址和硬體地址的映射問題 ，是一種解決地址問題的協議。以目標IP地址為線索，用來定位一個下一個應該接收數據分包的網路設備對應的MAC地址。如果目標主機不再同一鏈路上時，可以通過ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不過ARP只適用於IPV4，不能用於IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP發送鄰居搜索消息。

路由選擇協議有兩大類： 內部網關 協議（RIP和OSPE）和 外部網關 協議（BGP-4）。

網際控制報文協議 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制報文協議。是IP層協議，ICMP報文作為IP數據報的數據，加上首部後組成IP數據報發送出去，使用ICMP並不是實現了可靠傳輸。ICMP允許主機或者路由器 報告差錯 情況和 提供有關異常 的情況報告。

ICMP是一個重要應用是分組網間探測 PING

與單播相比，在一對多的通信中，IP多播可大大節約網路資源， IP多播使用D類地址，IP多播需要使用 網際組管理協議IGMP 和多播路由選擇協議。

五: 運輸層

網路層為主機之間提供邏輯通信,運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。

運輸層有兩個協議 TCP和UDP

運輸層用一個 16位 埠號來標志一個埠。

UDP特點 ：無連接、盡最大努力交付、面向報文、無擁塞控制、支持一對一，多對一，一對多，多對多的交互通信。首部開銷小。

TCP特點： 面向連接，每一條TCP連接只能是點對點、提供可靠的交付服務，提供全雙工通信、面向位元組流。

TCP用主機的IP地址加上主機上的埠號作為TCP連接的端點，這樣的端點就叫 套接字 。

流量控制 是一個 端到端 的問題，是接收端抑制發送端發送數據的速率，以方便接收端來得及接收。 擁塞控制 是一個全局性過程，涉及到所有的主機，所有的路由器，以及與降低網路傳輸性能有關的所有因素。

TCP擁塞控制採用四種演算法： 慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復 。

傳輸有 三個連接 ：連接建立、數據傳送、連接釋放。

TCP連接建立採用三次握手機制，連接釋放採用四次握手機制。

六:應用層

文件傳送協議FTP 使用 TCP 可靠傳輸服務。FTP使用客戶伺服器方式，一個FTP伺服器進程可同時為多個客戶進程提供服務。在進行文件傳輸時，FTP的客戶和伺服器之間要建立兩個並行的TCP連接，控制連接和數據連接，實際用於傳輸文件的是 數據連接 。

萬維網 WWW 是一個大規模，聯機式的信息儲藏所，可以方便從網際網路上一個站點鏈接到另一個站點。

萬維網使用 統一資源定位符URL 來標志萬維網上的各種文檔，並使每一個文檔在整個網際網路的范圍內具有唯一的標識符 URL 。

Ⅶ 計算機網路中的網路層

在聯機系統和線路交換的環境中，網路層的功能沒有太大意義.當數據終端增多時.它們之間有中繼設備相連.此時會出現一台終端要求不只是與唯一的一台而是能和多台終端通信的情況,這就是產生了把任意兩台數據終端設備的數據鏈接起來的問題,也就是路由或者叫尋徑.另外,當一條物理信道建立之後,被一對用戶使用,往往有許多空閑時間被浪費掉.人們自然會希望讓多對用戶共用一條鏈路，為解決這一問題就出現了邏輯信道技術和虛擬電路技術
網路層是OSI模型中的第三層。網路層提供路由和定址的功能，使兩終端系統能夠互連且決定最佳路徑，並具有一定的擁塞控制和流量控制的能力。TCP/IP協議體系中的網路層功能由IP協議規定和實現，故又稱IP層。
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具有網路層功能的協議
IP
IPX
X.25
ARP
RARP
ICMP
[編輯] 具有網路層功能的設備
路由器（Router）
三層交換機（Layer 3 Switch）

Ⅷ 網路五層結構

計算機網路五層結構是指應用層、傳輸層、網路層、數據鏈路層、物理層。

1、應用層

專門針對某些應用提供服務。

2、傳輸層

網路層只把數據送到主機，但不會送到進程。傳輸層負責負責進程與主機間的傳輸，主機到主機的傳輸交由網路層負責。傳輸層也稱為端到端送。

3、網路層

把包裡面的目的地址拿出來，進行路由選擇，決定要往哪個方向傳輸。

負責從源通過路由選擇到目的地的過程，達到從源主機傳輸數據到目標主機的目的。

4、數據鏈路層

通過物理網路傳送包，這里的包是通過網路層交過來的數據報。

只完成一個節點到另一個節點的傳送（單跳）。

5、物理層

通過線路（可以是有形的線也可以是無線鏈路）傳送原始的比特流。

只完成一個節點到另一個節點的傳送（單跳）。

(8)計算機網路第五章網路層問題擴展閱讀：

計算機網路是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網路操作系統，網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

計算機網路也稱計算機通信網。關於計算機網路的最簡單定義是：一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。若按此定義，則早期的面向終端的網路都不能算是計算機網路，而只能稱為聯機系統（因為那時的許多終端不能算是自治的計算機）。但隨著硬體價格的下降，許多終端都具有一定的智能，因而「終端」和「自治的計算機」逐漸失去了嚴格的界限。若用微型計算機作為終端使用，按上述定義，則早期的那種面向終端的網路也可稱為計算機網路。

Ⅸ 計算機網路-網路層-多播協議

圖4-55是在互聯網上傳送多播數據報的例子。圖中標有IP地址的四台主機都參加了一個多播組，其組地址是226.15.37.123。顯然，多播數據報應當傳送到路由器R1,R2和R3,而不應當傳送到路由器R4,因為與R4連接的區域網上現在沒有這個多播組的成員。但這些路由器又怎樣知道多播組的成員信息呢？這就要利用一個協議，叫做網際組管理協議IGMP(Internet Group Management Protocol)。

IGMP並非在互聯網范圍內對所有多播組成員進行管理的協議。IGMP不知道IP多播組包含的成員數，也不知道這些成員都分布在哪些網路上，等等。 IGMP協議是讓連接在本地區域網上的多播路由器知道本區域網上是否有主機（嚴格講，是主機上的某個進程）參加或退出了某個多播組。 顯然，僅有IGMP協議是不能完成多播任務的。連接在區域網上的多播路由器還必須和互聯網上的其他多播路由器協同工作，以便把多播數據報用最小代價傳送給所有的組成員。這就需要使用 多播路由選擇協議 。

與網際控制報文協議ICMP相似，IGMP使用IP數據報傳遞其報文（即IGMP報文加上IP首部構成P數據報)，但它也向IP提供服務。因此，我們不把IGMP看成是一個單獨的協議，而是屬於整個網際協議IP的一個組成部分。IGMP的工作可分為兩個階段：

第一階段：當某台主機加入新的多播組時，該主機應向多播組的多播地址發送一個IGMP報文，聲明自己要成為該組的成員。本地的多播路由器收到IGMP報文後，還要利用多播路由選擇協議把這種組成員關系轉發給互聯網上的其他多播路由器。

第二階段：組成員關系是動態的。本地多播路由器要周期性地探詢本地區域網上的主機，以便知道這些主機是否還繼續是組的成員。只要有一台主機對某個組響應，那麼多播路由器就認為這個組是活躍的。但一個組在經過幾次的探詢後仍然沒有一台主機響應，多播路由器就認為本網路上的主機已經都離開了這個組，因此也就不再把這個組的成員關系轉發給其他的多播路由器。

IGMP為避免了多播控制信息給網路增加大量的開銷，IGMP採用的一些具體措施如下：

(1) 在主機和多播路由器之間的所有通信都是使用IP多播 。只要有可能，攜帶IGMP報文的數據報都用硬體多播來傳送。因此在支持硬體多播的網路上，沒有參加IP多播的主機不會收到IGMP報文。

(2) 多播路由器在探詢組成員關系時，只需要對所有的組發送一個請求信息的詢問報文，而不需要對每一個組發送一個詢問報文 （雖然也允許對一個特定組發送詢問報文）。默認的詢問速率是每125秒發送一次（通信量並不太大）。

(3)當同一個網銘上連接有幾個多播路由器時，它們能夠迅速和有效地選擇其中的一個來探詢主機的成員關系。因此，網路上多個多播路由器並不會引起IGMP通信量的增大。

(4)在IGMP的詢問報文中有一個數值N,它指明一個最長響應時間（默認值為10秒)。當收到詢問時，主機在0到N之間隨機選擇發送響應所需經過的時延。因此，若一台主機同時參加了幾個多播組，則主機對每一個多播組選擇不同的隨機數。對應於最小時延的響應最先發送。

(5)同一個組內的每一台主機都要監聽響應，只要有本組的其他主機先發送了響應，自己就可以不再發送響應了。這樣就抑制了不必要的通信量。

多播路由器並不需要保留組成員關系的准確記錄，因為向區域網上的組成員轉發數據報是使用硬體多播。多播路由器只需要知網路上是否至少還有一台主機是本組成員即可，實際上，對詢問報文每一個組只需有一台主機發送響應。

如果一台主機上有多個進程都加入了某個多播組，那麼這台主機對發給這個多播組的每個多播數據報只接收一個副本，然後給主機中的每一個進程發送一個本地復制的副本。

最後需要強調指出，多播數據報的發送者和接收者都不知道（也無法找出）一個多播組的成員有多少，以及這些成員是哪些主機。互聯網中的路由器和主機都不知道哪個應用進程將要向哪個多播組發送多播數據報，因為任何應用進程都可以在任何時候向任何一個多播組發送多播數據報，而這個應用進程並不需要加入這個多播組。

雖然在TCP/IP中IP多播協議已成為建議標准，但多播路由選擇協議（用來在多播路由器之間傳插路由信息)側尚未標准化。

在多播過程中一個多播組中的成員是動態變化的。例如在收聽網上某個廣播節目時，隨時會有主機加入或離開這個多播組。多播路由選擇實際上就是要找出以源主機為根節點的多播轉發樹。在多播轉發樹上，每一個多播路由器向樹的葉節點方向轉發收到的多播數據報，但在多播轉發樹上的路由器不會收到重復的多播數據報（即多播數據報不應在互聯網中兜圈子)。對不同的多播組對應於不同的多播轉發樹。同一個多播組，對不同的源點也會有不同的多播轉發樹，已有了多種實用的多播路由選擇協議，它們在轉發多播數據報時使用了以下的三種方法：

(1) 洪泛與剪除。 這種方法適合於較小的多播組，而所有的組成員接入的區域網也是相鄰接的。一開始，路由器轉發多播數據報使用洪泛的方法（這就是廣播）。為了避免兜圈子，採用了叫做 反向路徑廣播RPB (Reverse Path Broadcasting)的策略。RPB的要點是：每一個路由器在收到一個多播數據報時，先檢查數據報是否是從源點經最短路徑傳送來的。進行這種檢查很容易，只要從本路由器尋找到源點的最短路徑上（之所以叫做反向路徑，因為在計算最短路徑時是把源點當作終點)的第一個路由器是否就是剛才把多播數據報送來的路由器。若是，就向所有其他方向轉發剛才收到的多播數據報（但進入的方向除外），否則就丟棄而不轉發。如果本路由器有好幾個相鄰路由器都處在到源點的最短路徑上（也就是說，存在幾條同樣長度的最短路徑)，那麼只能選擇一條最短路徑，選擇的准則就是看這幾條最短路徑中的相鄰路由器誰的P地址最小。

圖4-57中的網路用路由器之間的鏈路來表示。我們假定各路由器之間的距離都是1。路由器R1收到源點發來的多播數據報後，向R2和R3轉發。R2發現R1就在自己到源點的最短路徑上，因此向R3和R4轉發收到的數據報。 R3發現R2不在自己到源點的最短路徑上 ，因此丟棄R2發來的數據報。其他路由器也這樣轉發。R7到源點有兩條最短路徑：R7→R4→R2→R1→源點；R7→R5→R3→R1→源點。我們再假定R4的IP地址比R5的IP地址小，所以我們只使用前一條最短路徑。因此R7隻轉發R4傳過來的數據報，而丟棄R5傳過來的數據報。最後就得出了用來轉發多播數據報的多播轉發樹（圖中用粗線表示），以後就按這個多播轉發樹來轉發多播數據報。這樣就避免了多播數據報兜圈子，同時每一個路由器也不會接收重復的多播數據報。

如果在多播轉發樹上的某個路由器發現它的下游樹枝（即葉節點方向）已沒有該多播組的成員，就應把它和下游的樹枝一起剪除。例如，在圖4-57中虛線橢圓表示剪除的部分。當某個樹枝有新增加的組成員時，可以再接入到多播轉發樹上。

(2) 隧道技術(tunneling) 。隧道技術適用於多播組的位置在地理上很分散的情況。例如在圖4-58中，網1和網2都支持多播。現在網1中的主機向網2中的一些主機進行多播。但路由器R1和R2之間的網路並不支持多播，因而R1和R2不能按多播地址轉發數據報。為此，路由器R1就對多播數據報進行再次封裝，即再加上普通數據報首部，使之成為向單一目的站發送的單播(unicast)數據報，然後通過「隧道」(tunnel)從R1發送到R2。

單播數據報到達路由器R2後，再由路由器R1剝去其首部，使它又恢復成原來的多播數據報，維續向多個目的站轉發。這一點和英吉利海峽隧道運送汽車的情況相似。英吉利海峽隧道不允許汽車在隧道中行駛。但是，可以把汽車放置在隧道中行駛的電氣火車上來通過陵道。過了隧道後，汽車又可以維續在公路上行駛。這種使用隧道技術傳送數據報又叫做IP中的IP(IP-in-IP)。

(3) 基於核心的發現技術。 這種方法對於多播組的大小在較大范圖內變化時都通合。這種方法是對每一個多插組G指定一個核心(core)路由器，給出它的IP單播地址。核心路由器按照前面講過的方法創建出對應於多播組G的轉發樹。如果有一個路由器R1向這個核心路由器發送數據報，那麼它在途中經過的每一個路由器都要檢查其內容。當數據報到達參加了多播組G的路由器R2時，R2就處理這個數據根。如果R1發出的是一個多播數據報，其目的地址是G的組地址，R2就向多播組G的成轉發這個多播數據報。如果R1發出的數據報是一個請求加入多插組G的數據報，R2就把這個信息加到它的路由中，並用隧道技術向R1轉發每一個多播數據報的一個副本。這樣，參加到多播組G的路由器就從核心向外增多了，擴大了多播轉發樹的覆蓋范圍。

使用的其他多播路由選擇協議：

距離向量多播路由選擇協議DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)是在互聯網上使用的第一個多播路由選擇協議。由於在UNTX系統中實現RP的程序叫做routed,所以在routed的前面加表示多播的字母m,叫做mrouted,它使用DVMRP在路由器之間傳播路由信息。

基於核心的轉發樹CBT (Core Based Tree)。這個協議使用核心路由器作為轉發樹的根節點。一個大的自治系統AS可劃分為幾個區域，每一個區域選擇一個核心路由器（也叫做中心路由器center router,.或匯聚點路由露rendezvous router.)。

開放最短通路優先的多播擴展MOSPF (Multicast extensions to OSPF)。這個協議是單播路由選擇協議OSPF的擴充，使用於一個機構內，MOSPF使用多播鏈路狀態路由選擇創建出基於源點的多播轉發樹。

協議無關多播-稀疏方式PIM-SM (Protocol Independent Multicast-Sparse Mode)。這個協議使用和CBT同樣的方法構成多播轉發樹。採用「協議無關」這個名詞是強調：雖然在建立多播轉發樹時是使用單播數據報來和遠程路由器聯系的，但這並不要求使用特定的單播路由選擇協議。這個協議適用於組成員的分布非常分散的情況。

協議無關多播-密集方式PIM-DM (Protocol Independent Multicast-Dense Mode),這個協議適用於組成員的分布非常集中的情況，例如組成員都在一個機構之內。PIM-DM不使用核心路由器，而是使用洪泛方式轉發數據報。

Ⅹ 簡述OSI模型中網路層在計算機網路通信中的作用、目的和解決了哪些技術問題及方法

網路層是OSI參考模型中的第三層，介於運輸層和數據鏈路層之間，它在數據鏈路層提供的兩個相鄰端點之間的數據幀的傳送功能上，進一步管理網路中的數據通信，將數據設法從源端經過若直干個中間節點傳送到目的端，從而向運輸層提供最基本的端到端的數據傳送服務。

網路層的目的是實現兩個端系統之間的數據透明傳送，具體功能包括定址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。它提供的服務使運輸層不需要了解網路中的數據傳輸和交換技術。

絡層主要解決的問題是:定址方式、交換技術、路由尋找、路由選擇、連接服務、網關服務等。