（十七）网络层--总结

总结

本文对网络层要点进行总结。

• 网络层提供的服务

TCP/IP体系中的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。网络层不提供服务质量的承诺，不保证分组交付的时限，所传送的分组可能出错、丢失、重复、失序。进程之间通信的可靠性由运输层负责。

• 互联网上交付的数据报种类

在互联网上的交付有两种：在本网络上的直接交付（不经过路由器）和到其它网络的间接交付（至少经过一个路由器，但最后一次一定是直接交付）。

• IP地址

IP地址是一种分等级的地址结构。它由网络号字段（指明网络）和主机号字段（指明主机）组成，网络号字段最前面的类别位指明IP地址的类别。IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而主机号则由得到该网络号的单位自行分配。路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组。

• IP地址的分类

一个IP地址在整个互联网范围内是唯一的。分类的IP地址包括A类、B类、C类（单播地址）、D类（多播地址），E类地址未使用。

• 物理地址与IP地址

物理地址（硬件地址）是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。

• IP数据报

IP数据报分为首部和数据两部分。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的，一些长度可变的可选字段放在固定首部的后面。

• 地址解析协议ARP

它把IP地址解析为硬件地址，解决了同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。ARP的高速缓存可以大大减少网络上的通信量。

• 转发与路由选择

转发是单个路由器的动作，路由选择是许多路由器共同协作的过程，这些路由器相互交换信息，目的是生成路由表，再从路由表导出转发表。

• 自治系统

自治系统就是在单一的技术管理下的一组路由器。一个自治系统对其它自治系统表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略。

• 路由选择协议

路由选择协议有两大类：
（1）内部网关协议，即自治系统内部的路由选择协议，如RIP和OSPF
（2）外部网关协议，即自治系统之间的路由选择协议，如BGP-4

• RIP

它是分布式的基于距离向量的路由选择协议，只适用于小型互联网。RIP按固定的时间间隔与相邻路由器交换信息。交换的信息是自己当前的路由表，即到达本自治系统中所有网络的最短距离，以及到每个网络应经过的下一跳路由器。

• OSPF

它是分布式的链路状态协议，适用于大型互联网。OSPF只在链路状态发生变化时，才向本自治系统中的所有路由器，用洪泛法发送与本路由器相邻的所有路由器的链路状态信息。链路状态指明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的度量，度量可表示费用，距离，时延，带宽等。

• BGP-4

它是一种路径向量路由选择协议。BGP 力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，而非最佳路由。

• ICMP

网际控制报文协议ICMP是IP层的协议。ICMP报文作为IP数据报的数据，加上首部后组成IP数据报发送出去。使用ICMP并非为了实现可靠传输，是为了更有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会。ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。ICMP的一个重要应用就是分组网间探测PING，用来测试两台主机之间的连通性，PING使用了回送请求与回送回答报文。

• IPv6的变化

IPv6带来的主要变化是：
（1）更大的地址空间
（2）灵活的首部格式
（3）改进的选项
（4）支持即插即用
（5）支持资源的预分配
（6）首部改为8字节对齐