弱电工程设计、施工、培训、运维一站式服务商
全国服务热线: 021-52045910

24小时热线:13122207030

“网络工程师培训”基础教程:网络层基本功能


网络层功能

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


当报文在网络云中传送时,从源主机到达目的主机,需要各个中间点决定路径,即寻找路径,这种功能由路由器中的网络层完成。路由器的网络层评估到达目标的各个路径,对要转发报文进行适当的处理。

路由器使用网络拓扑信息评估到达目标的各个路径,这些网络拓扑信息是由网络管理员手工配置或通过路由协议动态获得的。

网络层为它的上一层(传输层)提供报文转发的服务。网络层把报文从报文源发送到报文的目的地。网络层提供端到端的尽力传送的服务。

网络协议地址

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


网络地址由两部分地址组成:网段地址和主机地址。如何解释两部分地址?地址分配应有何特权?不同协议这些问题的答案各不相同。

例如,TCP/IP 中 IP 地址采用点分十进制数字显示地址的网段部分和主机部分,利用掩码区分IP地址的网络部分、主机部分。如现有一个 IP 地址是10.8.2.48,掩码是 255.0.0.0。将 IP 地址 10.8.2.48 与掩码 255.0.0.0 相与,得出 10.0.0.0。则 10 为网络部分,该 IP 地址的网络号为 10。IP 地址中剩余部分 8.2.48 是主机部分,该IP地址的主机号是 8.2.48。

又如,Novell IPX 使用与 IP 协议不同的网络地址,但也是由两部分组成:网段部分(32 比特)、主机部分(48 比特)。如 bc.0.0cb.47。网络号是 bc;主机号是 0.0cb.47。

以上是两种最通用的网络层地址类型,在下面几页中,您将能学到更多的这些协议的地址规则。

网络协议编址

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


路由器的基本功能就是“将报文从一个地方送到另一个地方”。即:将报文从一个接口转发到另外一个接口。为了转发报文,路由器使用两种最基本功能:寻径和转发。

上图显示路由器如何使用寻径和转发功能。

路由器根据报文的网段地址在报文流经的中间路径实现报文的转发,根据报文的主机地址,在目的主机所在的网络中将报文发送给目的主机。寻径功能能够计算出从路由器到目的地的完整路径,路由器的责任就是转发报文到最佳路径的下一个网络,最佳路径代表一个到达目的地的方向。寻径功能使路由器选择最合适的接口发送报文。

转发功能使路由器把从一个接口收到的报文经由寻径功能选择的接口发送出去。

网络协议与路由协议

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


任何网络层协议在它的网络层地址中提供足够的信息,以实现报文的发送。网络层协议中定义了报文的各个域的含意和用途。网络层协议目前实现了报文的端到端转发,IP 和 IPX 就是两种网络层协议。

路由协议通过提供“共享路由信息”的机制来支持网络层协议对报文进行寻径。路由协议通过网络层在路由器之间传递路由信息。路由协议使路由器能够修改和维护自己的路由表。路由协议不携带任何终端用户数据在网络间移动,用户数据要通过网络层协议在路由器之间传送。TCP/IP 路由协议包括RIP、IGRP、OSPF 等等。

网络层工作原理

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


当主机应用程序需要发送报文到处于另一个物理网络的目的地时,与该主机在同一物理网络上的路由器的一个接口会收到数据帧,路由器中的链路层检查该帧,确定被携带的网络层数据类型,去掉链路层帧头,并将网络层数据送往相应的网络层进行处理。

网络层检查报文头以决定目的地址所在网段,然后查找路由表获取相应输出接口。

输出接口的链路层为该报文加上链路层帧头,封装成数据帧并发送到下一跳。

每一个报文的转发都要进行这一过程。在到达目的主机所在网络时,报文被封装成目地网络的链路层数据帧,发送给相应的目的主机。目的主机接收到该报文后,经过链路层、网络层的处理,去掉链路层帧头、网络层报文头后,送给相应的协议。

多协议共存特性

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


路由器能支持多个相互独立的路由协议,能为不同的网络层协议(如IP、IPX)维护各自的路由表。路由器的这种能力允许路由器能同时支持多种网络层协议,进行报文的转发。

网络层协议和路由协议相互间独立。

LAN 到 LAN 路由

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


网络层必然要通过各种各样的链路层发送报文。

路由器一定要具备在不改变网络层地址的前提下无缝地将报文封装成各种链路层数据帧的能力。

如图,报文从处于Net1 的 Host4 发送到 Net2 的 Host5。路由器根据报文的网络层目的地址寻找路径。

路由器查找路由表,发现最佳路径是从 E3 发出。路由器将报文封装成E3 的链路层数据帧发送出去。

路由器转发报文时,链路层的帧格式会发生改变。但网络层的源地址和目的地址都不会发生变化。

LAN 到 WAN 路由

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


随着网络的增长,报文传送过程中可能会遇到各种各样的数据链路。如图,报文从位于图顶端的工作站必须经过三个数据链路层到达文件服务器。

工作站将封装成以太网帧格式的报文发送到路由器 A。

路由器 A 收到以太网帧格式的报文后根据输出端口的帧格式,将链路层的数据帧格式改成帧中继的帧格式,发送到路由器 B。

路由器 B 收到帧中继帧格式的报文后再改为以太网帧格式发送到文件服务器。

文件服务器收到报文后,交给相应的上层进程处理。

路由器在 LAN 到 WAN 报文转发中,始终保持端到端网络层的源 IP 地址和目标 IP 地址不变。

协议层去封装

“网络工程师培训”基础教程:图文并茂看懂网络层基本功能


如同 ISO/OSI 协议层一样,TCP/IP 协议在报文转发过程中,封装和去封装发生在各层之间。

在发送方,加封装的操作是逐层进行的。应用程序将要发送的数据送给传输层;传输层(TCP/UDP)加上本层的报文头后,发送给网络层(IP 层);网络层加上本层的报文头后,再发送给链路层(以太网、帧中继、PPP、HDLC 等);链路层加上本层的帧头,就送给物理层将报文发送出去。

在接收方,这种去封装的操作也是逐层进行的。

从接口上发送的报文被组成链路层数据帧。在报文的链路层帧头域中,如果是以太网帧,则有 MAC 地址;如果是广域网,则有相应的广域网的链路层地址。

链路层帧头包含类型(Ethernet_II)和其它控制信息和数据。

网络层的报文头,如 IP 报文头中包含它所携带的报文协议类型,这个数字指定第四层即传输层的协议是 UDP(17)还是 TCP(6),还是其他的协议。

在传输层报文头中,包含接收它所携带的数据的上层协议或应用程序的端口号,例如,Telnet 的端口号是 23。

应用层协议或应用程序利用传输层,向用户提供端到端的网络功能。


全心服务内容

网络综合布线
网络综合布线

为办公室电脑、各类智能设备提供高速稳定的千兆有线网络连接服务

无线网络覆盖
无线网络覆盖

适用于办公室、酒店、公寓、仓库、商业环境智能WiFi网络覆盖搭建

AI智能高清监控
AI智能高清监控

基于AI智能新一代数字高清监控系统,相比传统安防系统更加智能化

智能楼宇对讲
智能楼宇对讲

新建小区、老旧小区改造、智能化公寓,结合APP应用更方便更智能

数字多媒体系统
数字多媒体系统

工厂、酒店、会议室多场景数字多媒体系统,会议、影音更灵活便捷

人脸识别门禁道闸
人脸识别门禁道闸

基于人脸识别技术,办公室、门禁、考勤、通道闸机等多种应用场景

联系我们

021-52045910/13122207030

上海市金沙江西路1075号万达商务广场8号楼3楼

周一到周五 8:00 - 18:00