网络层任务： 分组 从源主机 经多个网络/多段链路 传输到目的主机两种重要的功能： 分组转发、 路由选择
网络层向其上层提供的两种服务 —— 面向连接的虚电路服务、无连接的数据报服务面向连接的虚电路服务： 可靠通信应由网络自身来保证 广域分组交换网首先建立网络层连接(虚电路) 逻辑连接，分组沿虚电路按 存储转发方式传送分组首部携带：①连接建立阶段 完整目的主机地址 ②之后 一条虚电路编号释放虚电路连接-虚电路服务+可靠传输的网络协议 分组无差错按序传输 应用： 广域分组交换网注意：电话 电路交换 物理连接-无连接的数据报服务： 可靠通信应由用户主机来保证分组的首部都必须携带目的主机的完整地址分组可能误码、丢失、重复和失序 尽最大努力交付(不可靠)
网际协议 IP
IPv4地址 每一个主机、路由器 的每一个接口 分配 唯一的 32 比特的标识符
A 类 、 B 类 和 C 类 地址都是 单播地址 ，只有单播地址可以 分配给网络中的主机（或路由器）的各接口 。主机号为“全 0 ” 的地址是 网络地址 ， 不能分配 给主机（或路由器）的各接口。主机号为“全 1 ” 的地址是 广播地址 ， 不能分配 给主机（或路由器）的各接口。-A类：最小网络号为 0 ，表示本网络，不能指派最小可指派的网络号为 1 ，网络地址为 1 . 0 . 0 . 0最大可指派的网络号为 126 ，网络地址为 126 . 0 . 0 . 0最大网络号为 127 ，作为本地环回测试地址，不能指派 127.0.0.1~127.255.255.254
-B类：最小可指派的网络号为 128 . 0 网络地址为 128 . 0 . 0 . 0最大可指派的网络号为 191 . 255 网络地址为 191 . 255 . 0 . 0
-C类：最小可指派的网络号为 192 . 0 . 0 网络地址为 192 . 0 . 0 . 0最大可指派的网络号为 223 . 255 . 255 网络地址为 223 . 255 . 255 . 0
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无分类编址
无分类域间路由选择 （ CIDR ）CIDR 地址块： 将网络前缀都相同的、连续的多个无分类IPv4 地址
地址解析协议ARP
IP地址映射为MAC地址
ARP请求报文（广播） 目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FFARP响应报文（单播） 目的MAC地址为发送请求报文的主机MAC地址只能在局域网内使用arp,不能跨网使用
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其他类型报文：无故ARP 检查IP地址冲突
IP数据报转发
路由器不转发广播IP数据报（路由器隔离广播域）
IPV4数据报首部格式
- 版本 4bit
IP 协议的版本通信双方使用的 IP 协议的版本必须一致。目前广泛使用的 IP 协议的版本号为 4 （即 IPv4 ）
- 首部长度 4bit 以4B为单位
IPv4 数据报的首部长度最小取值 为 0101( 5), 再乘以 4B 单位， 表示 IPv4 数据报首部只有 20 字节固定部分 。最大取值 为 1111( 15) ，再乘以 4B 单位， 表示 IPv4 数据报首部包含 20 字节固定部分和最大40 字节可变部分 。
- 填充
用来确保 IPv4 数据报的首部长度是 4 字节的整数倍 ，使用全 0 进行填充
- 区分服务 8bit
提供不同等级的服务质量
- 总长度 16bit 以1B为单位
表示 IPv4 数据报的长度（首部长度 + 数据载荷长度）-
- 标识 16bit
同一个 IPv4 数据报的 各分片数据报 有相同的标识每 产生一个 IPv4 数据报，计数器值 加 1 ，值赋给标识字段
- 标志 3bit
最高位
中间位(DF don't fragment) 1 不允许分片，0 允许分片
最低位(MF more fragment) 1本分片后还有分片，0 后没有分片
- 片偏移 13bit 以8B为单位
分片 IPv4 数据报的 数据载荷偏移其在 原 IPv4 数据报的位置有多远
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- 生存时间(TTL time to live) 8bit
最大取值(1111 1111)(255)
以“ 跳数 ”为单位， 路由器收到待转发的 IPv4 数据报时，将其首部中的该字段的值减 1 ，若结果不为 0 就转发，否则就丢弃防止被错误路由的 IPv4 数据报无限制地在因特网中兜圈
- 协议 8bit
指明 数据载荷是何种协议数据单元 PDU
- 首部检验和 16bit
检测首部是否出现差错
IPv4 数据报每经过一个路由器，其首部中的某些字段的值（例如生存时间 TTL 、标志以及片偏移等）都可能发 生变化，因此 路由器都要重新计算一下首部检验和
二进制反码求和运算
由于网际层并不向其高层提供可靠传输的服务，并且计算首部检验和是一项耗时的操作，因此在IPv6中，路由器不再计算首部检验和，从而更快转发IP数据报-
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静态路由配置
默认路由
特定主机路由
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路由选择分类
因特网采用分层次的路由选择协议
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路由信息协议 RIP距离向量：跳数
RIP 将路由器 到直连网络 的 距离定义为 1RIP 将路由器 到非直连网络 的 距离定义为所经过的路由器数加 1RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器， 距离等于 16 时相当于不可达 。因此 RIP 只适用于小型互联网到达同一目的网络有多条 RIP 距离相等的路由时，可以进行 等价负载均衡
RIP 的基本工作过程❶ 路由器刚开始工作时， 只知道自己到直连网络的 RIP 距离为 1 。❷ 每个路由器 仅和相邻路由器周期性地交换并更新路由信息 。❸ 若干次交换和更新后， 每个路由器都知道到达本自治系统 AS 内各网络的最短距离和下一跳路由器 ， 称为 收敛 。-时间参数 ：路由器每隔 大约 30 秒 向其所有相邻路由器发送路由更新报文。若 180 秒 （默认）没有收到某条路由条目的更新报文，则把该路由条目标记为无效（即把 RIP 距离设 置为 16 ，表示不可达），若再过一段时间（如 120 秒），还没有收到该路由条目的更新报文，则将该 路由条目从路由表中删除-
RIP 存在的问题 —— “坏消息传播得慢”“坏消息传播得慢”(路由环路、 RIP 距离无穷计数问题）RIP优点：
如果一个路由器发现了 RIP 距离更短的路 由，那么这种更新信息就传播得很快，即 “ 好消息传播得快”-
RIP2与 RIP1 相比， RIP2 支持 变长子网掩码和 CIDRRIP2 还提供 简单的鉴别 过程并支持 多播RIP 相关报文使用运输层的用户数据报协议 UDP进行封装 ，使用的 UDP 端口号为 520 。从 RIP 报文封装 的角度看， RIP 属于 TCP/IP 体系结构的 应用层 。但 RIP 的核心功能是 路由选择 ，这属于 TCP/IP 体系结构的 网际层 。-
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开放最短路径优先（ OSPF ）协议 为了 克服路由信息协议 RIP 的缺点使用了 Dijkstra 提出的 最短路径算法 计算路由，从算法上保证了 不会产生路由环路采用 分布式的链路状态协议基于 链路状态不限制网络规模 ， 更新效率高 ， 收敛速度快链路状态（ L ink S tate ， LS ）是指本路由器都和 哪些路由器相邻 ，以及 相应链路的“代价（ cost ）” 。 “ 代价 ”用来表示费用、距离、时延和带宽等计算代价：100Mb/s除以链路带宽（ 计算结果小于1的值仍记为1，大于1且有小数的，舍去小数 ）-OSPF相邻路由 交换 问候(Hello)分组 建立 邻居关系问候分组 封装在IP数据报(协议号取值 89)中，发往组播地址224.0.0.5 发送周期10s40s未收到问候分组则认为不可达 每个路由器建立一张 邻居表
-链路状态通告(LSA):包括 直连网络 的链路状态信息、 邻居路由器 的链路状态信息LSA被封装在 链路状态更新(LSU)分组中，采用 可靠的洪泛法发送洪泛法: 向所有邻居路由器发送链路状态更新分组， 邻居路由器收到后转发给其所有邻居可靠： 收到LSU后要发送确认， 收到重复的更新分组无需转发 ，但要发回确认-链路状态数据库(LSDB) 存储链路状态通告LSA最终各路由器LSDB将达到一致-OSPF 5种分组类型
选举 指定路由器(DR)、备用的指定路由器(BDR)目的： 减少洪泛发送 问候分组、链路状态更新分组 的数量
-OSPF划分区域为了使 OSPF 协议能够 用于规模很大的网络 ， OSPF 把一个自治系统 AS 再划分为若干个更小的范围 ，称为 区 域自治系统边界路由器（ AS B order R outer ， ASBR ）：和其他自治系统交换路由信息主干路由器（ B ack b one R outer ， BBR ）：区域内路由器（ I nternal R outer ， IR ）：区域边界路由器（ A rea B order R outer ， ABR ）：-
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边界网关协议（ B order G ateway P rotocol ， BGP ）每个AS选一个路由器作为 BGP发言人两个BGP发言人 一个共享网络连接 是 BGP边界路由器 互为邻站、对等站
BGP发言人的协议：外（BGP）+内（RIP/OSPF）交换的信息：到目的网络要经过的AS根据各自策略，找到较好的路径向量， 构造出树形结构且 不存在环路的自治系统连通图适用于多级结构的因特网BGP-4的四种报文：
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