【计算机网络】网络层

网络层的作用是将 分组 从一台主机（发送主机）移动到另外一台主机（接受主机）

网络服务模型

分组有端到端的运输特性

可能提供的服务

因特网 ATM CBR ATM ABR服务模型

运输层的连接服务仅在端系统中实现，而网络层的连接服务即在端系统中实现，也在路由器中实现。

虚电路网络 ：网络层提供连接服务的计算机网络

组成：

源和目的主机之间的路径（就是一系列的路由器和链路

VC号，路径中每一段链路的一个号码

沿着该路径的每台路由器的转发表表项

虚电路建立：网络层决定发送方和接收方之间的路径，为每一条链路提供VC号，最后在路径中每一台路由器转发表中增加一个表项，并且预留一部分资源。

虚电路拆除：由发送方或接收方通知网络层终止该虚电路，网络层将通知另一端的系统结束呼叫，然后删除路径上每台路由器中转发表的响应表项。

数据报网络：网络层不提供连接服务的计算机网络

使用分组的 前缀 进行 最大前缀匹配 决定分组走哪条输出链路

转发表通过 路由选择算法进行修改（AS间和AS内部）

分组可能走不同路径，无序到达

• 路由器的主要作用是将数据包从入链路转发到出链路，除了控制目的外的路由器不运行应用层和运输层协议。
• ⚠️不能理解为路由器没有实现运输层或应用层协议，比如:AS内部路由选择协议RIP就使用运输层协议UDP在端口 520 上发送RIP通告来更新路由表的配置。AS内部路由选择协议OSPF的报文也承载在IP数据报中，它需要自己实现可靠传输机制。AS间路由选择协议BGP4则更是通过路由器之间的TCP连接发送BGP通告来更新路由表配置。
• 分组交换机
  • 链路层交换机：基于链路层字段作转发决定
  • 路由器：基于网络层字段作转发决定

数据报格式

一个链路层帧能承载的最大数据量叫做最大传送单元 MTU

IPv4 编址

• IP 地址是与每一个接口相关联，而不是与包括该接口的主机或路由器相关联的
• 因特网的地址分配策略是 ：CIDR，对于子网寻址，32 比特的 IP 地址被划分为两部分，并具有 a.b.c.d/x 的点分十进制形式。x 数目的最高比特构成了网络前缀。

获取主机地址 : DHCP 动态主机配置协议

因特网控制报文协议 ICMP

• IPV6数据报
• 

• IPv6 中删减 IPv4 中某些字段的意图:

• 分片/重新组装
  • IPv6 不允许在中间路由器上进行分片与重组，这种操作只能在源与目的地上进行。如果路由器收到的 IPv6 数据报因太大而不能转发到出链路的话，路由器会丢弃该数据报，并向发送方回一个 “分组太大” 的 ICMP 差错报文即可。
• 首部校验和
  • 运输层和链路层都执行了校验操作，IP 设计者觉得该功能纯属多余，于是将其去除。毕竟，如果要计算校验和，由于每台路由器都修改 IP 数据报的 TTL，因此每台路由器都要重新计算校验和，将其去除无疑可以大大减轻一个耗时的操作。
• 选项
  • IPv4 中的选项字段没有消失，而是出现在 IPv6 首部中由 “下一首部” 指出的位置上。TCP 和 UDP 首部能够是 IP 分组中的 “下一个首部”，选项字段也能是 “下一个首部”。删除选项字段使得 IP 首部成为定长 40 字节
  • 避免路由器自同步的方法: 让每台路由器发送链路通告的时间随机化