計算機網絡網絡層

1、第5章 網絡層5.1概述網絡互聯圖5.1一個互聯網的例子圖5.2網絡層實現分組穿越互聯網的傳輸分組交換路由器1. 路由器的結構和功能圖5.3路由器的結構2. 3層交換機Internet網際層1. 網際層提供的服務及其特點2. 網際層的協議5.2網際協議(IP)分類IPv4地址及劃分子網1. 分類IPv4地址圖5.4IP地址結構2. 劃分子網圖5.5子網號和子網掩碼示例3. 私有地址IP數據報格式圖5.6IP數據報格式及服務類型子字段結構IP差錯檢驗算法1. 發(fā)送方生成檢驗和2. 接收方校驗檢驗和3. 檢驗和算法示例圖5.7檢驗和算法的例子IP數據報的分片與重組1. IP數據報封裝中的問題及解決

2、方案2. IP數據報分片圖5.8數據報分片示例3. 片重組4. 分片與重組控制IP數據報轉發(fā)1. IP數據報轉發(fā)機制圖5.9路由表示例2. 基本的IP數據報轉發(fā)算法3. 統一的IP數據報轉發(fā)算法圖5.10子網IP數據報轉發(fā)IP數據報選項圖5.11選項碼5.3地址解析協議(ARP)概述1. IP數據報傳輸過程中地址的使用圖5.12IP地址和物理地址的使用2. 如何由IP地址得到物理地址圖5.13R1中地址的查找和轉換RP地址解析機制1. 基于動態(tài)綁定的解析機制圖5.14ARP地址解析的工作過程2. 提高ARP解析效率5.4因特網控制報文協議(ICMP)ICMP及其報文格式圖5.15ICMP數據的

3、封裝ICMP報文1. 差錯報告報文2. ICMP控制報文圖5.16ICMP路由重定向3. ICMP請求/應答(request/reply)報文4. 路由器發(fā)現(router discovery)報文5.5無類別域間路由選擇(CIDR)CIDR編址1. CIDR產生的背景2. CIDR地址及記法3. CIDR地址分配示例構造超網最長前綴匹配5.6路由選擇協議概述1. 路由表的優(yōu)化更新問題2. 兩類路由選擇協議3. 動態(tài)路由選擇示例圖5.17動態(tài)路由選擇的簡單例子路由信息協議(RIP)1. 距離矢量路由算法圖5.18距離矢量算法的例子圖5.19路由更新2. 路由信息協議RIP圖5.20RIP2報文

4、格式開放最短路徑優(yōu)先協議(OSPF)1. SPF路由選擇算法圖5.21Dijkstra算法示例圖5.22以 a為根的最短路徑樹2. OSPF路由選擇協議概述3. OSPF報文圖5.23OSPF報文格式4. 單區(qū)OSPF操作5. 鏈路狀態(tài)信息的分區(qū)管理圖5.24OSPF自治系統分區(qū)示例邊界網關協議(BGP)1. BGP及其特點2. BGP路由選擇示例圖5.25BGP路由選擇示例3. BGP報文4. BGP的路由信息交換過程示例圖5.26BGP路由信息交換的例子5.7IP多播概述1. 什么是IP多播圖5.27多播示例2. IP多播地址3. IP多播協議因特網組管理協議(IGMP)1. IGMP報文

5、圖5.28IGMP報文格式及其封裝2. IGMP工作機制3. 提高IGMP工作效率距離矢量多播路由選擇協議(DVMRP)1. 概述2. RPF構造廣播樹圖5.29構造多播樹3. 對廣播樹剪枝構造多播樹4. 多播隧道圖5.30多播隧道5.8下一代的網際協議IPv6概述IPv6地址1. IPv6地址類型和地址空間2. IPv6地址記法3. 全球單播地址圖5.31IPv6全球單播地址IPv6數據報格式1. IPv6數據報圖5.32IPv6數據報的一般形式2. IPv6數據報基本首部圖5.33IPv6數據報基本首部格式3. IPv6數據報擴展首部圖5.34有路由選擇擴展首部的IPv6數據報IPv4向I

6、Pv6過渡1. 雙協議棧技術圖5.35雙協議棧傳送IPv6數據報示例2. 隧道技術圖5.36隧道技術5.9IP主干網異步傳輸模式(ATM)1. 信元交換2. ATM體系結構圖5.37ATM層次結構3. 物理層圖5.38ATM信元裝載于STM-1幀的例子4. ATM層圖5.39UNI(a)和NNI(b)的信元頭部圖5.40ATM信元傳輸示例5. AAL層圖5.41AAL僅在ATM網絡的端點出現圖5.42AAL5 數據處理6. ATM服務質量(QoS)7. ATM通信量控制IP over ATM1. IPOA的網絡結構圖5.43傳統IPOA網絡示例2. IP數據報通過ATM網絡3. IPOA的協議

7、結構圖5.44IP over ATM協議結構多協議標記交換(MPLS)1. MPLS網絡結構圖5.45MPLS網絡示例2. 基于標記的分組轉發(fā)IP over SDH1. IP over SDH及其特點2. IP over SDH的協議結構圖5.46IP over SDH協議結構IP over WDM思考題5.1用一句話概述網際層提供什么樣的網絡服務。5.2什么是分組交換?有什么優(yōu)點?它有哪兩種方式?它們的特點是什么？5.3IPv4的地址包括哪幾個字段？分為幾類？用戶使用哪幾類？畫圖表示它們的結構。它們各適用于什么規(guī)模的網絡？IP地址使用什么記法表示？你們單位的IP地址網絡號字段是什么？是幾類的

8、？5.4說出特殊形式的IP地址及其意義。5.5如果沒有進行子網劃分，A、B和C類IP地址的子網掩碼各是什么？5.6某單位的網絡使用B類IP地址166.111.0.0，如果將網絡上的計算機劃分為30個子網，subnet-id應該取幾位？子網掩碼應該是什么？每個子網最多可包含多少臺計算機？試用二進制和點分十進制記法對應地寫出subnet-id最小的子網上host-id最小和最大的主機的IP地址。5.7一個A類IP網絡.0，欲劃分為6個子網，子網掩碼應該是什么？給出每個子網的IP地址的范圍。5.8ARP進行的是哪兩種地址的轉換？ARP如何進行地址的轉換？它采取了哪些措施提高地址轉換的效率？5.9IP

9、數據報首部的定長域的長度是多少？最大首部長度是多少？IP數據報可攜帶的數據長度最多是多少？5.10IP對數據報的什么部分進行差錯檢驗？其優(yōu)、缺點是什么？IP在什么結點進行差錯檢驗？為什么？5.11IP使用什么方式進行差錯檢驗？描述該檢驗方法。5.12IP如何進行數據報傳輸延遲監(jiān)控？5.13什么是最大傳輸單元MTU？IP數據報傳輸中為什么要進行分片與重組？分片在何處進行？重組在何處進行？5.14無選項IP數據報攜帶5000字節(jié)數據，它下一步經由MTU為1500字節(jié)的以太網，數據報如何分片？用圖形表示分片的情況，并標明每個分片的“片偏移”字段的數值。5.15什么是直接交付和間接交付？5.16最基本

10、的路由表包含什么信息？IP采用什么樣的數據報轉發(fā)機制？敘述基本的數據報轉發(fā)流程。5.17什么是默認路由？使用它的好處是什么？5.18對于圖5.9 所示的網絡圖和路由器物理接口和IP地址的對應關系，請給出路由器R2 和網絡128.3.0.0上的某一計算機的基本路由表(表中只包含目的網絡和下一跳地址)。如果有多種選擇，只要給出一種跳數最小的就可以。5.19設路由器R的不完整的路由表如下:請回答下列問題:(1) 由表中序號14的目的網絡屬于哪類網絡？它們是由什么網絡劃分出來的？(2) 假如R1端口1和R2端口2的IP地址的host-id均為5(十進制)，請給出它們的IP地址。(3) 到目的主機H1H

11、5的下一跳是什么(如果是直接交付寫出轉發(fā)端口)？5.20ICMP報文如何傳輸？簡述ICMP在TCP/IP體系中的地位？5.21ICMP差錯報告的特點是什么？簡要介紹主要差錯報告報文。5.22ICMP主要有哪些控制報文？它們的功能是什么？5.23什么是靜態(tài)路由選擇和動態(tài)路由選擇？最優(yōu)路徑可以有哪些度量指標？5.24路由選擇協議的作用是什么？有哪兩類路由選擇協議？5.25對于圖5-47，如果目的結點為結點D,列表表示用距離矢量路由選擇算法求各結點到目的結點的最短路徑的迭代過程,并畫出以D為根的最短路徑樹。圖5-475.26圖5-48(a) 和(b)分別給出了路由器B原有的路由表和從鄰接的路由器A傳

12、來的更新報文，據此給出路由器B更新后的路由表，用箭頭指明為引起更新的表項。圖5-485.27已知網絡拓撲和各鏈路長度如圖5-49所示，請用Dijkstra算法計算由源結點A到網絡的其他各結點的最短路徑，用表格表示出計算過程，并畫出最短路徑樹。圖5-495.28什么是自治系統AS？AS內部使用哪類路由選擇協議？目前主要有什么協議？5.29IP如何表示多播組地址？以太網如何表示組地址？用于多播的以太網地址范圍是什么？5.30敘述IGMP的工作機制。為了提高效率，IGMP又采用了什么措施？5.31說明RPF的逆向路徑轉發(fā)處理方式，并以圖5.27的路由器R1和R3轉發(fā)源站H0的多播數據報為例進行說明。

13、5.32列表寫出/13,/14,/24 CIDR地址塊的:(1) 掩碼(點分十進制形式); (2) 包含的地址數; (3) 包含的B/C類網絡數。5.33(a) 一個單位有下面的6個/24 CIDR地址塊，試進行最大程度的路由聚合，寫出聚合后的CIDR地址塊。(b) 如果這個單位再增加下面2個/24 CIDR地址塊，進行最大程度的路由聚合，寫出聚合后的CIDR地址塊。5.34IPv6和IPv4兼容嗎？IPv6和Internet上層的TCP、UDP兼容嗎？IPv6和IPv4相比，主要的改進是什么？5.35IPv6的地址長度是多少？地址空間有多大？5.36IPv6全球單播地址的用途是什么？它的結構

14、如何？說明各字段的意義。5.37IPv6地址使用什么記法表示？該記法中還采用了什么規(guī)定使它更為簡便和實用？試舉例說明。5.38為了簡化IPv6地址的表達，可采用什么技術？寫出下列IPv6地址的簡潔形式: 211B0052000000000000000003DEAF45 15CB00000000CD760000000000000000 00000000000000005.39試說明IPv4向IPv6過渡使用的雙協議棧技術及存在的問題。5.40試說明IPv4向IPv6過渡使用的隧道技術。5.41解釋異步傳輸模式ATM一詞中“異步”的含義。5.42從數據交換技術上講，信元交換的特點是什么？5.43什么是虛通路VP和虛通道VC？敘述它們的作用和特點。5.44說明ATM層如何轉發(fā)信元。5.45在ATM網絡中，AAL層在什么位置出現？ATM交換機包