《网络层协议》课件

《网络层协议》本演示文稿将深入探讨网络层协议的关键概念，包括IP地址、子网划分、路由协议和数据包转发等重要主题网络层的作用连接网络数据包转发地址管理网络层负责连接不同的网络，允许不同网络网络层负责将数据包从源主机转发到目标主网络层管理IP地址，为每个网络设备分配唯中的设备进行通信，构建起一个完整的网络机，通过路由算法选择最佳的路径，确保数一的IP地址，保证不同设备之间的通信能够系统据的可靠传输正常进行地址IP标识设备通信必备12每个联网设备都有一个唯一的IP网络层协议使用IP地址作为通信地址，用于标识该设备在网络中的依据，通过IP地址找到目标设的位置备，完成数据传输区分网络3IP地址包含网络地址和主机地址两部分，可以区分不同的网络和网络中的不同设备地址的分类IP公网地址私网地址用于互联网上的设备，由互联网名称与数字地址分配机构IANA管理，用于局域网内的设备，由用户自行分配，不与互联网上的地址冲突，提确保全球范围内IP地址的唯一性高网络效率地址的表示IP点分十进制二进制IP地址通常用点分十进制表示，例如IP地址也可以用二进制表示，例如

192.

168.

1.1，其中每个数字代表一个

11000000.

10101000.

00000001.0字节，用点号隔开0000001，方便计算机识别和处理十六进制IP地址也可以用十六进制表示，例如C

0.A

8.

01.01，使用十六进制可以简化IP地址的表示地址的分配IPIANA ISPIANA负责管理全球IP地址空间，为不同互联网服务提供商ISP从IANA获取IP的区域和组织分配IP地址地址，然后分配给其用户企业企业从ISP获取IP地址，并根据自身需求分配给内部设备子网划分网络划分1将一个大型网络划分为多个较小的子网，提高网络效率，简化网络管理地址分配2为每个子网分配一个独立的网络地址，便于识别和管理子网内的设备流量控制3子网划分可以控制数据流量在子网内部流动，减少网络拥塞，提高网络性能子网掩码识别网络地址子网掩码用于识别IP地址中的网络地址部分，区分不同的网络区分主机地址子网掩码用于识别IP地址中的主机地址部分，区分同一个网络中的不同设备路由选择子网掩码用于路由器选择数据包转发路径，将数据包发送到正确的子网路由器的工作原理接收数据包1路由器接收来自网络的数据包，并提取数据包中的目标IP地址查找路由表2路由器根据目标IP地址和路由表，查找最佳的转发路径转发数据包3路由器将数据包转发到下一个路由器，直至数据包到达目标主机静态路由手动配置1静态路由需要管理员手动配置，需要熟悉网络拓扑结构和路由信息简单易用2静态路由配置简单，适用于小型网络或网络拓扑结构较为简单的场景缺乏灵活性3静态路由缺乏灵活性，无法适应网络拓扑结构的变化，需要手动修改配置动态路由12自动更新提高效率动态路由协议可以自动更新路由信息，无动态路由协议可以自动选择最佳路径，提需人工干预，适应网络拓扑结构变化高网络效率，避免数据包在网络中漫游3复杂管理动态路由协议需要管理和配置，需要了解路由协议的工作原理和参数设置路由协议作用功能路由协议用于在网络中交换路由信息，实现路由的自动更新，提高网络路由协议主要包括路由信息发现、路由信息交换和路由信息更新等功能的可靠性和效率路由协议的分类距离矢量协议链路状态协议路径矢量协议距离矢量协议基于距离和方向信息进行路由链路状态协议基于链路状态信息进行路由选路径矢量协议结合了距离矢量和链路状态的选择，例如RIP协议择，例如OSPF协议优点，例如BGP协议路由协议RIP简单易用跳数限制12RIP协议简单易用，适合小型网络，RIP协议使用跳数作为度量标准，易于配置和管理限制数据包的传输距离，防止路由环路距离矢量协议3RIP协议是一种距离矢量协议，通过广播方式向网络中的其他路由器发送路由信息路由协议OSPF链路状态协议1OSPF协议是一种链路状态协议，每个路由器维护网络的完整拓扑信息，并使用Dijkstra算法计算最短路径区域划分2OSPF协议支持网络划分，将网络划分为多个区域，提高网络效率和可扩展性安全性3OSPF协议具有安全机制，防止恶意路由信息的注入，确保网络安全路由协议BGP自治系统BGP协议用于在不同自治系统之间进行路由选择，实现跨网络通信路径选择BGP协议使用路径属性，例如AS路径长度、网络地址空间大小等，选择最佳路径安全性BGP协议支持身份验证和访问控制，防止恶意攻击和路由劫持，提高网络安全性数据包转发接收数据包1路由器接收来自网络的数据包，并提取数据包中的目标IP地址查找路由表2路由器根据目标IP地址和路由表，查找最佳的转发路径转发数据包3路由器将数据包转发到下一个路由器，直至数据包到达目标主机数据包转发的过程封装数据包1源主机将数据包封装成IP数据包，包括源IP地址、目标IP地址和数据内容转发数据包2路由器根据路由信息，将数据包转发到下一个路由器，直到到达目标主机解封装数据包3目标主机接收到数据包后，解封装IP数据包，提取数据内容协议ARP12地址解析广播查询ARP协议用于将IP地址解析成物理地址当路由器需要发送数据包到目标主机时，MAC地址，方便数据包在局域网内转会使用ARP协议广播查询目标主机的发MAC地址3缓存机制ARP协议使用缓存机制，记录IP地址和MAC地址的对应关系，提高数据包转发效率协议RARP反向地址解析广播请求RARP协议用于将物理地址MAC地址解析成IP地址，主要用于无盘无盘工作站使用RARP协议向网络广播请求，获取与自身MAC地址对应工作站获取IP地址的IP地址协议ICMP错误报告探测信息12ICMP协议用于在网络设备之间传ICMP协议可以用于探测网络设备递错误信息，例如网络不可达、是否在线，例如ping命令就是利主机不可达等用ICMP协议实现的管理信息3ICMP协议可以用于网络管理，例如路由跟踪、网络状态监控等协议IPv4互联网协议版本地址空间有限4IPv4协议是目前互联网上使用最广IPv4协议的地址空间有限，已经无泛的网络层协议，定义了IP地址格式法满足互联网快速发展的需求，出现和数据包格式了地址枯竭的问题头部格式IPv4版本号1标识IP协议版本，IPv4协议的版本号为4首部长度2标识IP数据包首部长度，以4字节为单位服务类型3标识数据包的服务类型，例如优先级、可靠性等总长度4标识整个IP数据包的长度，包括首部和数据部分标识5用于区分不同的数据包，防止数据包重复或丢失标志位6标识数据包的标志位，例如是否允许分片、是否需要特殊处理等片偏移量7标识数据包在分片后的偏移量，用于重新组装分片的数据包生存时间8标识数据包在网络中可以传播的最大跳数，防止数据包无限循环协议9标识上层协议类型，例如TCP协议或UDP协议首部校验和10用于校验IP数据包首部是否完整，防止数据包在传输过程中损坏源地址IP11标识数据包的源主机的IP地址目标地址12IP标识数据包的目标主机的IP地址数据部分13包含上层协议的数据内容，例如TCP数据段或UDP数据报数据包处理IPv4接收数据包路由器接收来自网络的数据包，并提取数据包中的目标IP地址查找路由表路由器根据目标IP地址和路由表，查找最佳的转发路径转发数据包路由器将数据包转发到下一个路由器，直至数据包到达目标主机协议IPv6新一代协议1IPv6协议是下一代互联网协议，旨在解决IPv4协议地址空间有限的问题更大的地址空间2IPv6协议拥有更大的地址空间，可以满足未来互联网快速发展的需求安全性增强3IPv6协议增强了安全性，支持身份验证和访问控制，防止网络攻击头部格式IPv6版本号1标识IP协议版本，IPv6协议的版本号为6流量类别2标识数据包的流量类别，例如优先级、可靠性等流标签3用于区分不同的数据流，方便网络设备进行流量控制有效载荷长度4标识IP数据包数据部分的长度下一首部5标识下一个协议类型，例如TCP协议或UDP协议跳数限制6标识数据包在网络中可以传播的最大跳数，防止数据包无限循环源地址7标识数据包的源主机的IP地址目标地址8标识数据包的目标主机的IP地址扩展头部9包含额外的信息，例如路由信息、安全信息等数据部分10包含上层协议的数据内容，例如TCP数据段或UDP数据报地址IPv6123位冒号分隔简化表示128IPv6地址长度为128位，相比IPv4地址的32位IPv6地址通常用冒号分隔的十六进制数表示，IPv6地址可以简化表示，例如将连续的0省略，长度，提供了更大的地址空间例如例如2001:0db8:85a3::8a2e:0370:73342001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334地址分类IPv6全局地址本地地址用于互联网上的设备，由IANA管理分配，确保全球范围内IP地址的唯用于局域网内的设备，不与互联网上的地址冲突，提高网络效率一性地址表示IPv6点分十进制二进制IPv6地址也可以用点分十进制表示，但不如十六进制表示简洁直IPv6地址可以用二进制表示，但由于长度较长，不便于阅读和记观忆地址分配IPv6分配IANA1IANA负责管理全球IPv6地址空间，为不同的区域和组织分配IP地址分配ISP2互联网服务提供商ISP从IANA获取IPv6地址，然后分配给其用户用户分配3企业和用户从ISP获取IPv6地址，并根据自身需求分配给内部设备数据包处理IPv6接收数据包路由器接收来自网络的数据包，并提取数据包中的目标IP地址查找路由表路由器根据目标IP地址和路由表，查找最佳的转发路径转发数据包路由器将数据包转发到下一个路由器，直至数据包到达目标主机和的区别IPv4IPv6地址空间安全性头部格式IPv4地址空间有限，而IPv6地址空间极大，IPv6协议增强了安全性，支持身份验证和访IPv4和IPv6头部格式不同，IPv6头部格式可以满足未来互联网快速发展的需求问控制，防止网络攻击更加灵活，支持更多的功能到的过渡IPv4IPv6双栈隧道技术设备同时支持IPv4和IPv6协议，可使用隧道技术将IPv6数据包封装在以兼容现有的网络环境，并逐步过渡IPv4数据包中，通过IPv4网络传输到IPv6网络IPv6数据包地址转换使用地址转换技术将IPv6地址转换成IPv4地址，方便与现有的网络设备进行通信网络地址转换NAT地址转换隐藏地址NAT技术将私有IP地址转换为公有IP地NAT技术可以隐藏局域网内设备的真实址，允许局域网内的设备访问互联网IP地址，提高网络安全性节省地址NAT技术可以有效地节省公网IP地址，提高IP地址资源利用率的工作原理NAT数据包到达转发数据包路由器接收到来自局域网内设备的数据包，提取数据包中的目标IP地址路由器将修改后的数据包转发到互联网，完成数据包的传输123查找表NAT路由器根据NAT表，将数据包中的源IP地址替换成公网IP地址的优缺点NAT优点缺点NAT技术可以有效地节省公网IP地址，提高网络安全性，简化网络管NAT技术可能导致网络性能下降，影响某些应用的正常使用，增加网理络管理复杂度网络层安全数据完整性数据机密性12确保数据在传输过程中不被篡改确保数据在传输过程中不被窃取或损坏，保证数据的真实性和可或泄露，保证数据的私密性和安靠性全性数据可用性3确保数据能够正常使用，不被攻击者拒绝服务或破坏，保证网络的稳定性和可用性网络层安全机制防火墙入侵检测系统VPN防火墙可以阻止来自外部网络的恶意访问，保VPN可以建立安全的连接，保护数据在网络传入侵检测系统可以检测网络中的异常活动，及护网络内部设备的安全输过程中的安全时发现和阻止攻击行为结束语通过本演示文稿的学习，我们深入了解了网络层协议的关键概念，掌握了IP地址、子网划分、路由协议和数据包转发等重要知识，为进一步学习网络技术打下了坚实的基础。