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一、网络层提供的两种服务

1、一种观点：让网络负责可靠交付

这种观点认为，应借助于电信网的成功经验，让网络负责可靠交付，计算机网络应模仿电信网络，使用面向连接的通信方式。
通信之前先建立虚电路 (Virtual Circuit)，以保证双方通信所需的一切网络资源。
如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点，不丢失、不重复。

（1）虚电路服务

（2）虚电路是逻辑连接

• 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。
• 请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。
• 因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。

2、另一种观点：网络提供数据报服务

• 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。
• 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。
• 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。

（1）尽最大努力交付

• 由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉（与电信网的交换机相比较）。
• 如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付（包括差错处理、流量控制等）。
• 采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。

二、网际协议 IP

• 网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。
• 与 IP 协议配套使用的还有三个协议：
  ①、地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)
  ②、网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)
  ③、网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)

2.1虚拟互连网络

（1）使用一些中间设备进行互连

• 将网络互相连接起来要使用一些中间设备。
• 中间设备又称为中间系统或中继 (relay)系统。
• 有以下五种不同的中间设备：
  ①、物理层中继系统：转发器 (repeater)。
  ②、数据链路层中继系统：网桥 或 桥接器 (bridge)。
  ③、网络层中继系统：路由器 (router)。
  ④、网桥和路由器的混合物：桥路器 (brouter)。
  ⑤、网络层以上的中继系统：网关 (gateway)。
  
  

2.2 分类的 IP 地址

（1）IP 地址及其表示方法

• 把整个互联网看成为一个单一的、抽象的网络。
• IP 地址就是给每个连接在互联网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。
• IP地址现在由互联网名字和数字分配机构 ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。

1.1、IP 地址的编址方法

• 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在1981年就通过了相应的标准协议。
• 子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准[RFC 950]在1985年通过。
• 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993年提出后很快就得到推广应用。

1.2、分类 IP 地址

• 将IP地址划分为若干个固定类。
• 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。
• 主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。
• 由此可见，一个 IP 地址在整个互联网范围内是唯一的。
  

1.3、各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段

1.4、A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节

1.5、B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节

1.6、C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节

1.7、D 类地址是多播地址

1.8、E 类地址保留为今后使用

（2）常用的三种类别的 IP 地址

• 主机号位全部为0表示的是当前的网络地址；主机号位全部为1表示的是当前的广播地址。
• 网络地址的写法为网络号位不变，主机号为全部为0；广播地址的写法为网络号位不变，主机号位全部为1

（3）IP 地址的一些重要特点

• (1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：
  第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。
  第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。
• (2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。
  当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机 (multihomed host)。
  由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。
• (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。
• (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。