文章目录

第四章——网络层
- 4.1 网络层概述
- - 4.1.1 网络互连
  - 4.1.2 网络层的两个核心功能
  - 4.1.3 连接建立
  - 4.1.4 网络层服务模型
  - 4.1.5 虚电路vc网络
  - - 信令协议
- 4.2 路由器结构
- - 4.2.1 输入端口
  - 4.2.2 三种交换方式
  - 4.2.3 输出端口
- 4.3 IPv4
- - 4.3.1 概述
  - - 因特网网络层
    - IPv4网络特征
    - 转发表
  - 4.3.2 数据包格式
  - 4.3.3 IPv4地址
  - - 地址分类
    - 特殊IP地址
  - 4.3.4 NAT
  - - 概述
    - NAT转换表与示例
    - NAT网关穿越问题
  - 4.3.5 子网掩码Subnet Mask
  - - 子网划分
    - 子网掩码
  - 4.3.6 CIDR无类别域间路由选择
  - 4.3.7 DHCP
  - 4.3.8 ICMP
- 4.4 IPv6
- - 4.4.1 IPv6的特点
  - 4.4.2 IPv6格式
  - 4.4.2 从IPv4转变到IPv6
- 4.5 路由算法
- - 4.5.1 路由算法的种类
  - 4.5.2 距离－向量路由算法“distance vector” algorithms
  - - 算法说明
    - 链路开销改变与链路故障
    - - 好消息传达速度快
      - 坏的消息传送速度慢
    - 算法改进：增加毒性逆转poisoned reverse
  - 4.5.3 链路状态路由算法“link state” algorithms
  - - Dijkstra 算法（重要）
  - 4.4.4 LS算法和DV算法的比较
- 4.6 路由选择
- - 4.6.1 路由选择
  - - 单个网关路由选择
    - 多个网关路由选择
    - 确定最好的路由
    - - 热土豆路由选择
  - 4.6.2 IGP
  - - RIP——路由信息协议
    - OSPF——开放最短路径优先
  - 4.6.3 BGP
  - 4.6.4 RIP、OSPF、BGP比较
- 练习题
- 参考资料

第四章——网络层

网络层实现了主机到主机的通信服务，与传输层和应用层不同的是：在网络中的每一台主机和路由器都有一个网络层部分。网络层是协议栈中最复杂的层次。

4.1 网络层概述

4.1.1 网络互连

世界上有数以百万计的网络，要实现这些网络的互连是一件相当困难的事情，因为这些网络并没有统一的标准。而让大家都使用同一个网络也是不可能的，因为用户的需求是多种多样的，不可能有一种单一的网络能够适应所有用户。虽然网络不可能一样，但是可以想办法使用一种协议让路由器连接的网络都遵守这种协议，在这种情况下可以将互连起来的网络看成一个虚拟互联网络。

虚拟互联网络也就是逻辑互联网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是可以利用协议使这些性能各异的网络让用户看起来好像是一个统一的网络，。这种协议就是网络层重点讨论的IP。

将网络互连起来肯定需要一些中间设备(又称为中间系统或中继系统)，根据中继系统所在的层次，可以有以下4种不同的中继系统。

1)物理层的中继系统:中继器或集线器。

2)数据链路层的中继系统:网桥或交换机。

3)网络层的中继系统:路由器。

4)网络层以上的中继系统:网关。

当中继系统是中继器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，仍然是一个网络。互联网都是指用路由器进行互连的网络。

但是要注意，IP 数据报的首部中有一个“首部检验和”。当它检验出IP数据报的首部出见了差错时，就将该数据报丢弃。因此，凡交付给目的主机的IP数据报都是IP数据报的首
没有出现差错的，或没有检测出来有差错的。这就是说，传输过程中出现差错的IP数据报都被丢弃了。

4.1.2 网络层的两个核心功能

网络层的作用是将分组（包）从一台发送主机移动到一台接收主机，为此需要两种重要的网络层功能：路由选择(确定哪一条路径)与分组转发(当一个分组到达时所采用的动作)，这也是路由器的主要功能

根据所需性能要求，可以采用适当的路由算法来构造路由表进行路由选择。不仅如此，该路由表还会根据从各相邻路由器所得到的关于整个网络的拓扑变化情况，动态地改变所选择的路由，以便得到最佳路由。

1️⃣路由选择: 是指确定分组从源到目的地所采取的端到端路径的网络范围处理过程。路由选择发生的时间尺度长得多（通常为几秒），因此通常用软件来实现。如果子网内部使用数据报，那么对每一个进来的分组都要重新选择路径。如果子网内部使用虚电路，那么只有当创建一个新的虚电路时，才需要确定路由路径。

2️⃣ 分组转发：是指将分组从一个输入链路接口转移到适当的输出链路接口的路由器本地动作。转发发生的时间尺度很短（通常为几纳秒），因此通常用硬件来实现。——路由器的核心功能

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