网络层知识
转发：转发涉及分组在单一的路由器中从一条入链路到一条出链路的传送。（根据转发表）
路由选择：路由选择涉及一个网络中的所有路由器，它们经路由选择协议共同交互，以决定分组从源到目的地节点所采用的路径。
网络层能够在两台主机之间提供无连接服务和有连接服务。
网络层与运输层的有链接服务和无连接服务之间的差异：
1：网络层中是主机到主机之间的服务，运输层中是进程到进程的服务
2：有连接服务的计算机网络叫虚电路网络，无连接的计算机网络叫数据报网络。
3：运输层连接服务位于网络边缘的端系统中实现的，网络层连接服务除了在端系统中，也在位于网络核心的路由器中实现。
网络层在两台主机之间提供无连接服务和有连接服务。
一：虚电路网络，有连接服务
虚电路网络是有连接的，一条虚电路需要由（1）源和目的主机之间的路径，（2）VC号，沿着该路径的每段链路的一个号码（3）沿着该路径的每台路由器中的转发表表项
当一台路由器创建一条新的虚电路，转发表就增加了一个新表项，如果终止一条虚电路，转发表中的相应项就会被删除。
虚电路建立经过三个阶段
a ：虚电路建立，建立阶段，发送运输层与网络层联系，指定接收方地址，等待网络建立虚电路。 网络层决定发送方和接收方之间的路径，即该虚电路所有分组要通过的一系列链路与路由器。
b: 数据传递，分组沿虚电路传递
c虚电路拆除，终止该虚电路，并更新该路径上的每个路由器的转发表。
二：数据报网络
数据报网络当要发送分组时，直接将目的地址加到分组中，将分组推进网络中。经路由器中的转发表转发到目的地址。
路由器根据转发表决定每次的出链路，转发表根据最长前缀匹配决定转发的出链路。
例如：路由器转发表
11111111 00000000 11110000 11110000 链路接口（出口）》0
11111111 11110000 00000000 11110000 链路接口（出口）》1
11111111 00000000 00000000 11110000 链路接口（出口）》2
11111111 11110000 00001111 11110000 链路接口（出口）》3
其他》 4
当输入一个ip地址时，32位ip地址与转发表对照，决定链路接口（出口）
路由器工作原理：
路由器组成部分：输入端口，交换结构，输出端口，路由选择处理器（路由选择处理器执行路由选择协议）。
IP协议：
网络层的三个组件：1：IP协议，2：路由选择部分（路由选择协议，RIP,OSPF,BGP），3 报告数据报中的差错和对某些网络信息请求进行响应的设施（因特网的网络层差错和信息报告的协议，即因特网控制报文协议（ICMP））。
IP数据报格式
网络层分组被称为数据报。
IP数据报有总长为20字节的首部（假设无选项），如果数据报承载一个TCP报文段，则每个（无分片的）数据报共承载了总长40字节首部（20字节的IP首部加上20字节的TCP首部），以及应用层报文。
IP数据报分片
不是所有的链路层协议都能承受相同长度的网络层分组，因此需要将IP数据报进行分片，一个链路层能承载的最大数据量叫做最大传送单元（MTU）。
IP地址（IP编址）：https://www.cnblogs.com/duzhaoqi/p/7471491.html
主机与链路物理链路之间叫做接口，一台路由器可以有很多接口，IP要求每台主机和路由器接口拥有自己的IP地址。因此，一个IP地址技术上是与一个接口相关联的，而不是与包括该接口的主机或路由器相关联的。
1：接口地址和子网。如图
上面5个主机及它们所连的路由器接口左侧24比特是相同的，这6个接口也通过一个并不包含路由器的网络互连起来。该网络能够是一个以太网lan。
互连这5个主机接口和1个路由器接口的网络形成一个子网。
IP编址为这个子网分配一个地址198.150.11.0/24, 其中的/24记法，有时称为子网掩码，指示了32比特中的最左侧24比特定义了子网地址。
任何其他要连到198.150.11.0/24网络的主机都要求其地址具有198.150.11.xxx的形式。下面5个主机与路由器接口是198.150.12.0/24子网。
CIDR(无类别域间路由，Classless Inter-Domain Routing) 将子网寻址的概念一般化了，因此对于子网寻址，32比特的IP地址被划分为两部分，并且也具有点分十进制数形式a.b.c.d/x, 其中x指示了地址的第一部分中的比特数。 子网的前x比特构成了IP地址的网络部分，被称为该地址的网络前缀。一个地址的剩余32-x比特可认为是用于区分该组织内部的设备的，其中所有设备具有相同的网络前缀。
分类编址将IP地址的网络部分限制为8，16,24比特，分别被称为A,B,C类网络。 ip地址利用率低
IP广播地址地址：255.255.255.255 ，当一台主机发出一个目的地址为255.255.255.255的数据报时，该报文会交付给同一个网络中的所有主机。路由器也会有选择的向临近的子网转发该报文（不经常做）。
网络地址转换：
由于每台主机一个IP地址，IP地址将会很快使用完。于是引入NAT(网络地址转换)。
NAT路由器对外界来说相当于具有单一IP地址（相当于外网）的单一设备。 内部隐藏着该IP地址下的其它主机和内网IP，NAT路由器可以由路由器中的转换表找到家庭网络中相应的主机。NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
内网IP对外都访问不了（只有NAT能够找到）。
例如：NAT路由器主机IP为32.45.87.23 ， 家庭网络有几台主机IP地址为 0.2.0.1，0.2.0.2，0.2.0.3，0.2.0.4 （这些IP是内网中重新分配的，可以分2^32个地址，但是只能同时用65536（端口数）个，不过一个家庭网络一般没有这么多），对外见不到，外面见到的IP地址都为32.45.87.23）。(NAT下面又重新分了A,B,C网络或CIDR)
现在家庭网络0.2.0.1:8888 向IP地址为45.24.80.53:4520（外网IP）的主机发送一个请求，首先 0.2.0.1:8888 通过NAT网络地址转换，将 0.2.0.1:8888转换为 32.45.87.23:9999（9999为0-65536个端口号，没有使用端口号中挑选一个），该NAT路由器的NAT转换表中添加一项 。
| WAN端 | LAN端 |
| 32.45.87.23:6553 | xxx.xxx.xx.x:xx |
| 32.45.87.23:xxxx | xxx.xxx.xx.x:xx |
| 32.45.87.23:9999 | 0.2.0.1:8888 （内网ip及端口） |
NAT转换表
然后32.45.87.23:9999 向45.24.80.53:4520 发送请求，（45.24.80.53:4520通过自己的NAT转换，找到家庭网络中某一台主机，进行处理请求，返回给45.24.80.53:4520）。 45.24.80.53:4520 然后向 32.45.87.23:9999 返回请求内容。32.45.87.23:9999通过NAT转换表 找到发送请求的主机0.2.0.1:8888 ，将请求的内容返给0.2.0.1:8888 。
https://www.cnblogs.com/hslzju/p/5712642.html
A 类网络使用的默认子网掩码为 255.0.0.0，第一个八位组为 0-127。地址 10.52.36.11 就是一个 A 类地址。它的第一个八位组为 10，介于 1 至 126 之间（包括 1 和 126）。
B 类网络使用的默认子网掩码为 255.255.0.0，第一个八位组为 128-191。地址 172.16.52.63 就是一个 B 类地址。它的第一个八位组为 172，介于 128 至 191 之间（包括 128 和 191）。
C 类网络使用的默认子网掩码为 255.255.255.0，第一个八位组为 192-223。地址 192.168.123.132 就是一个 C 类地址。它的第一个八位组为 192，介于 192 至 223 之间（包括 192 和 223）。
