计算机网络原理精讲第四章--网络层

4.1 基本概念

4.2 网络层提供的服务

负责在不同网络之间尽力转发数据包，基于数据包的IP地址转发，不负责丢失重传，不负责数据包顺序

4.3 网络层如何转发数据包

发送端
1、应用程序准备要传输的文件
2、传输层 将文件分段并编号
3、网络层 添加目标IP地址、源IP地址
4、数据链路层 分两张情况，一种使用自己的子网掩码判断自己在哪个网段；另一种使用自己的子网掩码，判断目标地址在哪个网段；如果是同一个网段，就使用ARP协议广播解析目标IP地址的MAC地址；如果不是同一个网段，则将数据发送给网关，交给路由器选择下一跳，直到到达目标地址

4.4 网络设备和OSI参考模型

计算机通信过程，本网段通信和跨网段通信的过程

4.5 网络层协议

4.5.1 IP协议

引自wiki：网际协议（英语：Internet Protocol，缩写：IP；也称互联网协议）是用于分组交换数据网络的一种协议。IP是在TCP/IP协议族中网络层的主要协议，任务仅仅是根据源主机和目的主机的地址来传送数据。为此目的，IP定义了寻址方法和数据报的封装结构。

4.5.2 ARP协议

将IP地址通过广播，目标MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，解析目标IP地址的MAC地址，广播不能跨路由

4.5.3 网际控制报文协议 ICMP

ping命令学习ICMP

4.5.4 Internet组播管理协议 IGMP

网路群组管理协议（英语：Internet Group Management Protocol，缩写：IGMP）是用于管理网路协议多播组成员的一种通信协议。IP主机和相邻的路由器利用IGMP来创建多播组的组成员。像ICMP用于单播连接一样，IGMP也是IP多播说明的一个完整部分。 IGMP为互联网协议的一种，属于开放系统链接(OSI) 模块的第三层协议，IP主机用它将主机的多点发送成员人数报告给临近的多点发送路由器

4.5.5 RIP协议

引自wiki：路由信息协议（英语：Routing Information Protocol，缩写：RIP）是一种内部网关协议（IGP），为最早出现的距离向量路由协定。属于网络层，其主要应用于规模较小的、可靠性要求较低的网络，可以通过不断的交换信息让路由器动态的适应网络连接的变化，这些信息包括每个路由器可以到达哪些网络，这些网络有多远等。
用于配置动态路由，适用于小规模网络

4.5.6 OSPF协议

引自wiki：开放式最短路径优先（英语：Open Shortest Path First，缩写为 OSPF）是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。采用戴克斯特拉算法（Dijkstra's algorithm）被用来计算最短路径树。它使用“代价（Cost）”作为路由度量。链路状态数据库（LSDB）用来保存当前网络拓扑结构，路由器上属于同一区域的链路状态数据库是相同的（属于多个区域的路由器会为每个区域维护一份链路状态数据库）。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络，OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的，OSPFv3是由RFC 5340定义的。
用于配置动态路由，适用于大中型规模网络

4.6 ipv4的IP数据包格式（重点）

数据部分来自传输层

上图中，一行代表32个比特，等于4个字节，固定部分一共5行，总共20个字节
各个字段意义如下

版本：用来表示TCP/IP协议的版本，例如ipv4、ipv6
首部长度：规定首部的长度
区分服务：区分不同的流量进行排队（QOS），十六进制表示
总长度：16个比特表示，一个数据包最大可用2的16次方减1对于65535个字节表示
标识：用于给网络层数据包分片标识，根据标识组装成完整的数据包
标志：标志（flag）占3位比特，用于表示数据包是完整的还是其中一个分片。目前只有前两位有意义，标志字段的最低位是MF（More Fragment）。MF=1表示后面"还有分片"。MF=0表示最后一个分片。标志字段中间一位是DF（Don't Fragment）。只有当DF=0时才允许分片。当数据包不分片时，这3位是 "010" 表示
片偏移：记录分片后每个数据包的第一个字节占完整数据包的第多少个字节（从0计算），再除以8表示
生存时间：在IP数据包中，用来表示数据包的生存时间，每经过一个路由器，生存时间减一；Linux下默认64，window128，Unix默认255
协议：用来表示数据部分的数据是属于什么协议的，常见的协议号十进制表示的有ICMP协议1，IGMP协议2，TCP协议6，UDP协议17，ipv6协议41，OSPF协议89
首部校验和：接收端用此来校验数据包的正确性，最后计算结果为0，则保留数据包，否则认为数据包在传输过程中被修改了，丢弃数据报
源地址：源ip地址
目的地址：目标ip地址
可选字段（长度可变）：用于一些自定义设计，在ipv6格式的数据包中已取消
填充：当可选部分不够位数时，用来填充的部分
数据部分：如果不分片，数据包的数据最大不超过1480字节

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