【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）

转发	由硬件实现	纳秒级尺度	将到达路由器输入链路上的分组移动到输出链路上
路由选择	软件实现	秒级尺度	决定路由器图结构中 源端 到 目的端 的路径的算法

网络服务模型

分组有端到端的运输特性

可能提供的服务

确保交付	确保分组到达目的地
具有时延上界的确保交付
有序分组交付
确保最小带宽	我的理解是能够确保分组不丢失且会在端到端时延内到达的最小带宽
确保最大时延抖动	用于保证发送方和目的方两个分组之间的时间间隔不大于某个特定值
安全性服务

因特网 ATM CBR  ATM ABR服务模型

网络体系结构	服务模型	带宽保证	无丢包保证	有序	定时	拥塞指示
因特网	尽力而为	无	无	任何可能顺序	不维护	无
ATM	恒定比特率	保证恒定速率	是	有序	维护	不出现拥塞
ATM	可用比特率	保证最小速率	无	有序	不维护	提供拥塞指示

 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