一、网络层功能概述
网络层的主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换上的不同主机提供通信服务。
网络层传输单位是数据报
网络层的功能一：路由选择与分组转发
功能二：异构网络互联
功能三：拥塞控制
二、电路交换、报文交换、分组交换
路由器是网络的核心，两台主机要进行通信，需要通过路由器，那么我们怎样才可以让数据通过路由器从源主机传送到目的主机呢，这就需要数据交换这种技术
数据交换有三种方式
- 电路交换
- 报文交换
- 分组交换
- 数据报方式
- 虚电路方式
2.1电路交换
电路交换常见的例子是电话网络
我们打电话的时候，要先进行拨号，就当于是预备建立连接，对方接通电话，则说明连接建立起来了，接下来双方就可以进行通话，进行数据传递。电话打完，挂断以后，就相当于连接释放
2.2报文交换
报文：源主机或者源主机的应用发送的信息整体
如果现在源主机要发送一个pdf文件，那么此时这一整个pdf文件就是一个报文
- 多目标：一个报文可以同时发往多个地址
- 可靠性高：一个交换设备出了问题，可以选择其他设备进行存储转发，也就是说路径是随机的，不是固定的
- 线路利用率高:报文交换的通信双方，不是固定占用从源主机到目的主机的一整条通信线路，而是在不同时间，一段一段的占用线路，其余的设备处于空闲状态
2.3分组交换
分组：把大的数据报分割成小的数据块，再进行存储转发
可以同时发送分组
- 线路可靠性高：分组比较短，出错的概率比较小
- 线路利用率高：不是通信双方占用一整条路径，而是在不同的时间占用一小段
分组交换类似于并行传输
报文交换类似串行传输
具体的可以看我博客的这篇文章计算机网络第一章
2.3.1数据报方式
数据报方式为网络层提供无连接服务
2.3.2虚电路方式
虚电路方式为网络层提供连接服务
三、IP
1.IP数据报格式
2.IP数据报分片
3.IPv4地址
- IP编址的历史阶段
- 分类的IP地址
- 子网的划分
- 构成超网(无分类编址方法)
3.1分类的IP地址
3.2网络地址转换NAT
3.3子网划分和子网掩码
习题
我们从网络地址的第一个十进制可以看出属于C类网，网络号占3个字节，主机号占1个字节，子网掩码是借用主机号的位数，我们把子网掩码的最后一个字节，写出它的二进制，看它有几个连续的1，就代表子网号有几位
3.4无分类编址的IPv4地址
划分子网在一定程度上环境了因特网在发展中遇到的问题，但是数量巨大的C类网因为地址空间太小，并没有得到充分使用，,而因特网的IP地址仍在加速消耗，整个IPv4地址空间面临全部耗尽的威胁
所以，因特网工程任务组IETF又提出了采用无分类编址的方法来解决IP地址紧张的问题，同时还专门成立IPv6工作组辅助研究新版本IP以彻底解决IP地址耗尽问题
1993年，IETF发布了无分类域间路由选择CIDR的RFC文档
- CIDR消除了传统的A类，B类和C类地址，以及划分子网的概念
- CIDR可以更加有效地分配IPv4的地址空间，并且可以在新的IPv6使用之前允许因特网的规模继续增长
- 前缀有多少位，子网掩码就有多少给个连续的1，在CIDR技术中，子网号可以全0，也可以全1
在聚合 C 类网的数量计算中除以 2 的 8 次方是因为 C 类网的主机位占 8 位。
- 路由聚合(构造超网)
- 把网络前缀缩短
3.5IPv4地址的应用规划
这部分主要讲的是给定一个IPv4地址块，如何把它划分成几个更小的地址块，并把这些地址快分配给互联网中的不同网络，进而可以给各网络中的主机和路由器接口分配IPv4地址，一般来说，有两种方法
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①采用定长的子网掩码FLSM(Fixed Length Subnet Mask)
- 使用 同一个子网掩码来划分子网
- 每一个子网分配的IP数量相同，造成IP地址的浪费
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②采用变长的子网掩码VLSM(Variable Length Subnet Mask)
- 使用不同的子网掩码来划分子网
- 每一个子网所分配的IP地址数量可以不同，尽可能减少对IP地址的浪费
4.IP数据报的发送和转发过程
IP数据报的发送和转发过程包含下面的两部分
- 主机发送IP数据报
- 路由器转发IP数据报
5.ICMP协议
6.IPv6
四.静态路由配置以及可能产生的路由环路问题
1.静态路由配置
2.默认路由
3.特定主机路由
4.静态路由配置错误可能导致的路由环路问题
5.网络故障可能导致的路由环路问题
五、路由选择协议
1.路由选择协议概述
路由选择分为静态路由选择和动态路由选择
- 静态路由选择
- 由人工配置的网络路由，默认路由，特定主机路由，黑洞路由等都属于静态路由
- 这种人工配置方式简单，开销小。但是不能及时适应网络状态(流量，拓扑等)的变化
- 一般只在小规模网络中使用
- 动态路由选择
- 路由器通过路由选择协议自动获取路由信息
- 比较复杂，开销比较大。能较好地适应网络状态的变化
- 适用于大规模网络。
因特网采用的路由选择协议的主要特点是自适应，分布式，分层次
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自适应:因特网采用动态路由选择，能够比较好适应网络状态的变化
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分布式:因特网的各路由器通过相互之间的信息交互，共同完成路由信息的获取和更新
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分层次: 整个因特网划分成许多较小的自治系统AS(Autonomous System)
