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
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网际协议IP
与IP协议配套使用的：地址解析协议ARP、国际控制报文协议ICMP、网际组管理协议IGMP
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TCP/IP体系中的网络层常被称为网际层（internet layer），或IP层
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中间设备
概念：将网络互相连接起来
物理层：转发器（repeater）
数据链路层：网桥/桥接器（bridge）
网络层：路由器（router）
网络层以上的：网关（gateway） -
IP地址-A类地址
网络号字段占1个字节，7位可供使用；
网络号字段为全0的IP地址是个保留地址，是“本网络”；
网络号为127保留，用户环回测试（loopback test）；
可指派的网络号是126个；
一个A类网络中的最大主机数是2的24次方-2，即16777214个；
例如，主机的IP是5.6.7.8，网络地址是5.0.0.0，全1表示该网络上的所有主机 -
IP地址-B类地址
网络号字段占2个字节，且固定为‘10’，14位可供使用；
128.0.0.0是不指派的；
最小网络地址128.1.0.0；
可指派的网络数为2的14次方-1，即16383个；
一个B类网络中的最大主机数是2的16次方-2，即65534个； -
IP地址-C类地址
网络号字段占3个字节，且固定为‘110’，21位可供使用；
192.0.0.0是不指派的；
最小网络地址192.0.1.0；
可指派的网络数为2的21次方-1，即2097151个；
一个B类网络中的最大主机数是2的8次方-2，即254个； -
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是逻辑地址。
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使用IP地址的IP数据报一旦交给数据链路层，被封装成MAC帧。MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址，这两个硬件地址都写在MAC帧的首部。
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地址解析协议ARP
在主机ARP高速缓存中存放一个从IP地址到硬件地址的映射表，动态更新。 -
IP数据报格式
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《计算机网络基础》128页
IP层下面的每一种数据链路层协议都规定一个数据帧中的数据字段的最大长度，称为最大传送单元MTU
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划分子网
从网络的主机号借用若干位作为子网号（subnet-id），两级IP地址在本单位内部变成三级IP地址；
IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}
增加灵活性，减少能够连接在网络上的主机总数；
路由表：目的网络地址、子网掩码、下一跳地址； -
子网掩码
A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0
B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0
C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0 -
国际控制报文协议ICMP
网际层；
ICMP报文装在IP数据报中，作为其中的数据部分
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ICMP应用举例
分组网探测PING（Packet InterNet Groper），用来测试两台主机之间的连通性；
PING使用ICMP回送请求与回送回答报文；
PING在应用层直接使用网络层ICMP，没有通过运输层的TCP或UDP；
13.内部网关协议RIP（Routing Information Protocol）
路由信息协议；
分布式的基于距离向量的路由选择协议；
报文格式在157页
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内部网关协议OSPF
开放最短路径优先OSPF（Open Shortest Path First）
使用分布式的链路状态协议（link state protocol）；
使用层次结构的区域划分；
不用UDP而直接用IP数据报传送 -
OSPF的五种分组类型
问候（Hello）分组
数据库描述（Database Description）分组
链路状态请求（Link State Resquest）分组
链路状态更新（Link State Update）分组
链路状态确认（Link State Acknowledgment）分组 -
外部网关协议BGP
寻求一条能到达目的网络且比较好的路由，而非寻找一条最佳路由；
建立TCP连接，交换BGP报文建立BGP会话； -
路由器
具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，任务是转发分组，网络层；
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路由器的组成
交换结构、一组输入端口、一组输出端口；
转发表的结构使查找过程最优化，路由表对网络拓扑变化的计算最优化； -
IPv6
协议数据单元PDU，分组；
由基本首部（base header）、有效载荷（payload）组成；
提出流（flow）的抽象概念：互联网络上从特定源点到特定终点（单播或多播）的一系列数据报（如实时音频或视频传输），而在这个‘流’所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量； -
虚拟专用网VPN
让计算机使用仅在本机构有效的IP地址； -
网络地址转换NAT--网络层
Network Address Translation
使用本地地址的主机在和外界通信时，在NAT路由器将其本地地址转换成全球IP地址；
当NAPT路由器收到从互联网发来的应答时，就可以从IP数据报的数据部分找出运输层的端口号，然后根据不同的目的端口号，从NAPT转换表中找到正确的目的主机。 -
多协议标记交换MPLS--链路层
面向连接，使每个分组携带一个标记的小整数（打上标记）。当分组到达交换机时，交换机读取分组的标记，并用标记值来检索分组转发表； -
IPv6带来的主要变化
更大的地址空间（128位地址）
灵活的首部格式
改进的选项
支持即插即用
支持资源的预分配
IPv6改为8字节对齐 -
向IPv6过渡可使用双协议栈或使用隧道技术
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MPLS在入口结点给每一个IP数据报打上固定长度的标记，然后根据标记在第二层（链路层）用硬件进行转发（在标记交换路由器中进行标记交换），因而转发速率大大加快。
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