《网络层协议》课件

网络层协议内容大纲网络层功能网络层协议概述数据分组、路由选择、拥塞控制、流IP协议、ARP协议、ICMP协议量控制路由算法网络层安全距离向量算法、链路状态算法加密、身份认证、VPN、移动IP网络层功能数据分组寻址和路由流量控制将来自上层的数据分成若干个数据分组为每个数据分组确定唯一的网络地址，并控制网络中数据传输的速率，避免网络过每个数据分组包括数据部分和头部信息，根据地址信息选择最佳路径将分组转发到载，保证数据传输的效率和可靠性头部信息包含源地址、目的地址、分组长目的网络度等网络层协议概述网络层协议网络层协议功能网络层协议主要负责将数据分组从源主机传送到目标主机它定网络层协议为上层应用提供透明的网络访问服务，屏蔽网络内部义了数据分组格式和路由算法，并提供连接服务和寻址服务复杂性，使应用程序专注于数据处理分组交换网络分组交换网络是一种将数据分成多个数据包，然后通过不同的路径传输到目标主机的方式每个数据包都包含了目的地址和源地址，以及其他控制信息与电路交换网络相比，分组交换网络更加灵活和高效，因为数据包可以通过多种路径传输，避免了电路交换网络的线路占用问题分组头部格式网络层协议负责数据在网络中的传输，每个数据包都包含一个头部信息，用于指示数据包的目的地、源地址、协议类型等信息头部格式因协议而异，但都包含以下基本信息•版本号•头部长度•服务类型•总长度•标识•标志•片偏移•生存时间•协议•头部校验和•源地址•目的地址路由算法距离向量路由算法每个路由器维护一张距离向量表，记录到达其他网络的距离和下一跳路由器12链路状态路由算法每个路由器维护一张网络拓扑图，记录所有路由器之间的连接和距离路由协议分类内部网关协议外部网关协议用于同一自治系统内部的路由器用于不同自治系统之间的路由器之间交换路由信息之间交换路由信息距离向量路由协议链路状态路由协议每个路由器维护一个距离向量表每个路由器维护一个链路状态数，其中包含到达每个网络的距离据库，其中包含网络中所有链路和下一跳路由器的连接情况距离向量路由算法基础概念信息传播12每个路由器维护一个距离向量路由器定期将自己的距离向量表，包含到每个目标网络的距表广播给相邻路由器，更新相离和到达该网络的下一跳路由邻路由器的距离向量表器信息特点3易于实现，但存在收敛速度慢、路由环路等问题链路状态路由算法概述流程特点链路状态路由算法是一种全局路由算法，•每个路由器都向网络中广播其连接的•快速收敛当网络拓扑发生变化时，它收集整个网络的拓扑信息，然后计算出邻居和链路成本信息链路状态路由算法能快速更新路由表最优路径•每个路由器收集所有链路状态信息，构建一个网络拓扑图•可扩展性高适用于大型网络，但数据量大，可能造成网络拥塞•使用最短路径算法（例如Dijkstra算法）计算最优路径自治系统和边界路由器自治系统边界路由器一个自治系统AS是一个网络管位于不同自治系统之间的路由器理员负责的网络区域，拥有独立，负责连接不同网络并交换路由的路由策略信息路由协议边界路由器使用外部网关协议BGP来交换自治系统间的路由信息内部网关协议OSPF开放式最短路径优先链路状态信息最短路径计算OSPF是一个链路状态路由协议，用于在自每个路由器都维护一个链路状态数据库，路由器根据链路状态数据库计算出最短路治系统内部进行路由并通过洪泛的方式将信息传播给其他路由径，并将路径信息添加到路由表器外部网关协议BGP连接自治系统路径选择12BGP用于连接不同的自治系统BGP采用复杂的路径选择算法，实现不同网络之间的路由信，根据路由策略和网络拓扑结息交换构选择最佳路径可靠性3BGP提供可靠的路由信息传输机制，保证路由信息的完整性和时效性地址解析协议ARPARP用于将IP地址转换为MAC地址ARP通过广播请求和应答，建立IP，在同一局域网中进行通信地址与MAC地址之间的映射关系ARP表存储在每个网络设备中，记录了本地网络中所有设备的IP地址和MAC地址网际控制报文协议ICMP测试网络连接错误报告路由重定向ICMP用于探测网络连接，例如ping命令当数据包无法到达目的地时，ICMP会发送ICMP可以用于向主机或路由器发送路由重错误报告定向消息网际数据报协议IP网络层核心协议数据报格式IP协议是网络层最核心的协议，负责数据报的封装、寻址和路由IP数据报包含报头和数据部分，报头包含源地址、目的地址、数，是实现互联网互联互通的关键据长度等信息，用于路由和数据传输数据报封装格式IPIP数据报是网络层中传输数据的基本单元数据报的封装格式包含头部和数据部分头部包含版本、长度、标识、标志、偏移、生存时间、协议、校验和、源地址和目的地址等信息数据部分则承载着上层协议的数据地址结构IPv4网络号主机号子网掩码123标识网络，例如

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1.0代表一标识网络中的主机，例如区分网络号和主机号，例如个私有网络

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1.

100255.

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255.0地址分类IPv4A类地址B类地址用于大型网络，地址范围为用于中等规模网络，地址范围为

1.

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0.0-

126.

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255128.

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255.255C类地址D类地址用于小型网络，地址范围为用于组播地址，地址范围为

192.

0.

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255224.

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255.255子网划分和CIDR子网划分1将一个大的网络划分为多个小的子网CIDR2无类别域间路由优势3提高网络效率和安全性子网划分是将一个大型网络划分为多个较小的子网，这是一种常用的网络管理技术它可以有效地提高网络效率，并简化网络管理CIDR是一种无类别域间路由，它通过使用可变长度子网掩码来优化路由表的大小和效率地址格式IPv6IPv6地址由128位构成，使用16进制表示，共8组，每组4位，用冒号分隔例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334IPv6地址可以简化表示，省略连续的0组例如2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334IPv6地址分为全局地址、本地地址和组播地址等，支持多种地址类型，满足未来网络发展的需求功能扩展IPv6安全性增强移动性改进IPsec集成，提高网络安全性，防止支持移动IP，简化移动设备网络接入攻击网络管理简化自动配置，简化网络管理和配置网络层安全机制数据加密身份认证访问控制使用加密算法将数据转换成无法理解验证用户或设备的身份，确保只有授限制对网络资源的访问权限，根据用的格式，防止未经授权的访问权用户可以访问网络资源户身份和权限设置访问规则加密和身份认证数据加密身份验证使用加密算法将数据转换为无法理解的形式，只有拥有密钥的人验证用户身份，确保只有授权用户才能访问网络资源才能解密虚拟专用网VPN安全连接匿名访问跨地域访问123VPN通过加密隧道安全地连接到远VPN隐藏用户的真实IP地址，提供VPN允许用户绕过地理限制，访问程网络，保护敏感数据传输匿名性和隐私保护受限的网站和服务移动协议IP移动IP协议核心功能应用场景移动IP协议允许移动主机在不改变其IP地移动IP协议主要负责处理移动主机地址的移动IP协议广泛应用于无线网络、移动设址的情况下，在不同的网络中进行通信更新和路由信息的转发备和物联网等领域新兴网络技术软件定义网络SDN云计算控制和数据平面分离，实现网络的集通过网络提供可扩展的计算、存储和中控制和自动化管理网络资源，推动了网络服务模式的变革移动网络随着移动设备和应用的普及，移动网络技术的演进，例如5G，为用户提供更高速率和低延迟的服务软件定义网络SDN集中控制网络设备通过软件定义网络行为灵活高效的网络管理未来网络方向网络智能化边缘计算量子网络123利用人工智能技术提升网络的智能将计算能力和数据存储靠近用户，基于量子力学原理构建新型网络，化水平，实现自动化运维、故障预降低网络延迟，提高数据处理效率实现超高速率、超高安全性和低功测和资源优化耗本课程小结知识点重点内容学习目标网络层协议是计算机网络的核心组成部分本课程重点讲解了网络层协议的原理、架通过本课程的学习，学生将能够理解网络，它负责数据包的路由和传输，确保数据构和工作机制，包括分组交换网络、路由层协议的原理，掌握网络层协议的工作机在网络中可靠地传递算法、IP地址分配、IPv4/IPv6协议等制，并能够运用这些知识解决实际问题问答互动欢迎大家提出问题，我们一起讨论学习课程内容涵盖了网络层协议的方方面面，从基本概念到最新的技术发展趋势，旨在帮助大家深入理解网络层协议的工作原理，掌握网络层协议的设计与实现方法，并能灵活运用网络层协议解决实际问题。