【计算机网络】网络层

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1. 网络层概述

1.1 定义

网络层是计算机网络体系结构中的关键一层，它位于数据链路层之上，传输层之下。主要负责将分组（packet）从源节点传输到目的节点，跨越不同的网络进行数据传递。可以把网络层想象成一个“交通指挥官”，指挥数据分组在复杂的网络环境中找到正确的路径到达目的地。

1.2 作用

• 寻址与路由选择：网络层为网络中的每个设备分配唯一的网络地址（如IP地址），通过这些地址来确定数据分组的源和目的。并且，它会根据网络拓扑结构、链路状态等因素，选择合适的路径来传输数据分组，这就像交通指挥官根据地图和路况来规划车辆的行驶路线。
• 拥塞控制：当网络中的流量过大时，可能会导致网络拥塞，就像道路上车辆过多造成交通堵塞一样。网络层需要采取措施来避免和缓解这种情况，确保网络的高效运行，例如限制某些源的发送速率等。
• 分组转发：在网络的中间节点（如路由器），网络层负责接收来自一个接口的分组，并将其转发到合适的输出接口，使得分组能够一步步地向目的节点前进。

2. 网络层的主要协议 - IP协议

2.1 IP协议的版本

• IPv4：这是目前广泛使用的IP协议版本。IPv4地址是32位长，通常用点分十进制表示法，如192.168.1.1。它提供了大约42亿个不同的地址，但随着互联网的飞速发展，IPv4地址资源逐渐紧张。例如，在一个企业内部的局域网中，为每台计算机分配一个IPv4地址，用于内部通信以及访问外部互联网。
• IPv6：为了解决IPv4地址不足的问题，IPv6应运而生。IPv6地址是128位长，其地址空间极