【计算机网络-哈工大】---学习笔记（中）---（二）网络层、IP协议、DHCP、NAT、ICMP、路由算法、路由协议、RIP\OSRF\BGP

2 网络层

2.1 网络层服务

• 网络层不再是端到端的服务，在每一个网络设备（例如路由器）都需要运行网络协议；
• 路由器也将拆分网络层的数据报，进行下一步的路由和转发；

• 1、网络层核心功能-转发和路由

• 路由器根据数据报，将数据报转发到正确输出端口；
• 每个路由器要维护一个转发表；

• 2、网络层核心功能-连接建立

• 网络层连接：两个主机之间（路径上所有路由器等网络设备参与其中）；
• 传输层连接：两个应用进程之间（对中间网络设备透明）；

• 3、网络层服务模型

• Internet的网络服务就是尽力而为服务；
• ATM在网络层提供四种服务，分别是CBR\VBR\ABR\UBR;

• 提供两种网络层服务模型
  • 无连接服务（不预先确定路径，不同分组不同路径，—数据报网络）
  • 连接服务（路径实现确定，相同路径，—虚电路网络）

2.1.1 连接服务-虚电路网络

• 网络层是主机到主机（网络核心），传输层是端系统到端系统的；

• 1、连接服务与无连接服务

• 2、虚电路（Virutal circuits）

• 分组交换但是，建立连接，并且占用全部带宽；

• 携带相同虚电路标识的（VCID）就会沿着相同的路径（每一个路由器都需要建立维护）进行传输；

• 3、VC的具体实现

• 由于每一段链路的带宽不同，可以提供的虚电路的数量不同，因此每一条虚电路不是全局统一的一个编号，而是沿路每段链路一个编号；
• 因此需要转发表记录经过的每条虚电路；

• 4、VC转发表

• 5、虚电路信令协议（signaling protocols)

2.1.2 无连接服务-数据报网络

• Internet网络中，采用的是数据报网络（无连接）；

• 1、数据报网络

• 每个分组都要携带目的地址；

• 如果路由算法，更新可能会导致相同目的地址的分组走不同的路径；

• 2、数据报转发表

• 记录所有的IP地址是不可能的，因此转发表记录的是目的地址范围；

• 3、最长前缀匹配优先
  
• 4、数据报网络 vs 虚电路网络
  

2.2 IP协议

2.2.1 IP数据报

• 1、Internet网络层

• 2、IP数据报（分组）格式

• 版本号字段占4位：IP协议的版本号；4 -> IPv4;6 -> IPv6;
• 首部长度字段占4位：IP分组首部长度；（4bit的话最大15），但是视为4字节为单位；
  • 例如：5->IP首部长度为20(5*4)字节；
• 服务类型（TOS）字段占8位：指示期望获得哪种类型的服务
  • 1998年改名为区分服务；
  • 只有在网络提供区分服务（DiffServ）时使用；
  • 一般情况下并不使用，通常IP分组的该字段（第2字节）的值为00H;

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