"构成超网-计算机网络 网络层概述"
在计算机网络中,网络层是一个至关重要的部分,负责处理不同网络之间的通信问题,包括路由选择、网络互连和拥塞控制等。本章重点讲解了网络层的功能、服务类型以及IP协议、子网划分和构成超网的方法。
网络层提供了两种主要服务:面向连接的服务和无连接的服务。面向连接的服务,也称为虚电路服务,类似于电话通信中的拨号连接。在这种服务中,通信双方在开始通信前需要先建立连接,这涉及到为每个分组分配特定的虚电路编号,以确保数据的有序传输。当通信结束后,连接会被释放,虚电路随之消失。这种服务在需要高可靠性传输的情况下非常有用,但设置和维护成本较高。
相比之下,无连接服务,即数据报服务,更为简单和灵活。网络层在发送数据时无需预先建立连接,每个分组独立发送,不保证顺序到达,也不保证数据的完整性和无重复。虽然这种服务不提供可靠性的保证,但它能够快速发送数据,适用于对实时性要求较高的应用。
在IP协议方面,网络层使用IPv4或IPv6协议进行网络间的数据交换。IPv4地址通常由32位组成,分为四段,每段8位,用点分十进制表示。CIDR(无类别域间路由)是一种用于更有效地分配和聚合IP地址的技术。通过使用CIDR,可以创建超网,即将多个C类地址(每个C类地址包含256个地址,前24位为网络部分,后8位为主机部分)组合成一个更大的地址块,其前缀长度小于或等于23位。这样做的好处是减少了路由表的大小,并提高了路由效率。
子网划分是将大的IP网络划分为更小的子网,以提高地址利用率和管理效率。它通过借用主机部分的位来扩展网络部分,从而创建更多的子网络。而构造超网则是反向操作,通过合并多个子网形成一个大的地址空间,减少路由表的复杂性。
ICMP(Internet Control Message Protocol)是网络层的一个重要协议,用于在IP节点之间传递控制消息,如错误报告和查询信息,帮助诊断网络问题。
路由选择协议是网络层的核心,它决定了数据包如何从源节点到达目的节点。路由器作为网络层的关键设备,根据路由选择协议和路由表来转发数据包,实现网络间的通信。
网络层在计算机网络中起着承上启下的作用,为上层协议提供连接或无连接的服务,通过IP协议、子网划分和超网技术实现数据的高效传输,同时依赖于路由选择协议和路由器来完成跨网络的数据路由。理解并掌握这些概念对于深入理解互联网的工作原理至关重要。