概念

网络层提供的两种服务

争论：网络层应向运输层提供怎样的服务？可靠交付由谁来负责？
两观点：

  1. 面向连接的、可靠的虚电路方式
  2. 无连接的、尽最大努力交付的数据报方式

网络层两个层面

  • 控制层面：根据路由选择算法（RIP、OSPF、BGP），生成路由表。路由选择，涉及多个路由器。一般包含从目的网络到下一路（用IP地址表示）的映射
  • 数据层面：由路由表得到转发表，转发分组。仅涉及一个路由器。每一行表项包含从要到的目的网络到输出端和某些MAC地址信息（如下一路的以太网地址）映射

IP

  • 与网际协议IPV4配套的3个协议：地址解析协议ARP、网际控制报文协议ICMP、网际组管理协议IGMP
  • 转发器、网桥或交换机只是把网络的物理范围扩大了，但还是一个网络。因此需要路由器
  • IP地址现由因特网名字与号码指派公司ICANN进行分配（IP地址管理机构只分配网络号，主机号有网络号的单位自行分配）

问题：有物理地址了，为什么还要使用IP地址？
IP地址：虚拟地址，逻辑地址。网络层中用来路由选择。在IP数据报的首部，地址形式统一，有地理位置含义，方便查询和维护。
MAC地址：硬件地址，物理地址，固化在网卡的ROM中。数据链路层中进行数据传输。在MAC帧的首部，形式没有规律，无法统一，对以太网MAX地址寻址进行寻址很困难。
在网络层路由器根据IP数据报的目的地之进行转发。此过程中数据报中IP地址不会变化，依然是原地址和目的IP地址。二MAC帧中地址会变化，动态的为当前MAX地址和下一跳的MAC地址。注意： 路由器的接收帧的MAC地址与发送帧的MAC地址不同。

IP地址：

32位二进制，采用点分十进制记法，采用的2级结构为网络号、主机号。3级结构为网络号、子网号、主机号，也叫划分子网，是单位内部的事，对外还是没划分的网络。

分等级的好处：
1.网络号由IP地址管理机构分配，主机号由单位分配。方便IP地址的管理
2.大大减少了路由表中项目的数量，从而减少了路由表所占的存储空间
3.方便查找，节省时间

2级结构分类的IP地址有

A类 0 . . . 单播地址 第一个字符范围 1~126
B类 10 . . . 单播地址 第一个字符范围 128~191
C类 110 . . . 单播地址 第一个字符范围 192~223
D类 1110 . . . 多播地址 第一个字符范围 224~
E类 1111 . . . 保留为今后使用

易错点（错过）：256.241.201.10是哪类地址？

特殊IP地址：

网络地址：网络号保持，主机号全0。表示网络内所有主机
广播地址：网络号保持，主机号全1。使用该地址可以把数据发给网络内所有主机。eg A类：10.255.255.255 B类：166.111.255.255
本地广播地址：32位全为1。即255.255.255.255，表示所有主机。由于路由器不转发全网广播地址，因此通常用来在本网络发送广播信息
自环地址（环回地址）：127.0.0.1。用于测试本机的TCP/IP协议是否安装成功跟有没有联网无关或在一台主机通信

子网掩码

子网掩码：网络号、主机号全1，主机号为0
子网掩码的作用：看是否划分了子网；如何划分的

当划分子网时的特殊IP地址：
子网地址：网络号、子网号保持，主机号全0
广播地址：网络号、子网号保持，主机号全1

子网划分的应用看PPT和书。

地址解析协议ARP

问题1：为什么需要IP☞MAC？
1.IP地址用于路由选择，是虚拟的。要将IP数据报封装成帧才能过物理网络发送。
2.真正进行数据传输的是地址，也就是MAC地址

问题2：已知IP地址，如何知道MAX地址？
ARP从IP地址解析出MAC地址

问题3：网际层协议有哪些？
IP、ICMP、ARP、IGMP、、RIP、OSPF、BGP、NTP
回忆：数据链路层的协议：PPP、CSMD/CD

ARP地址解析过程（ARP报文包含发送端IP地址、MAC地址，目的IP地址和全0的MAC地址）
1.发送端先查找自己的ARP高速缓存（存放映射表）有没有目标站的表项
2.若有，则将IP数据报封装成帧发送给目标站
3.若没有，发送端广播ARP请求报文，接收站将发送端的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表，同时目标站相应请求，以单播方式发送ARP响应报文
4.发送端增加表项，同时将IP数据报封装后送出去

BGP

1.路由表中到达同一目的网络的项目可能有多条，选择经过AS数量更少的作为最优
转发表中的表项是取路由表中到达目的网络最优的那条
路由表是路由选择协议算出来的，转发表是真正去用的，转发表是从路由表中得来的

2.不同的AS：穿越AS、末梢AS、对等AS
穿越AS：主干AS，允许其他AS穿透它去访问问的AS
末梢AS：多归属AS，不允许别人穿透我去访问别人。多归属是保证我与外面网络连通性的可靠。比如一个单位或者学校，肯会经过两个AS去接入互联网，可以使一个教育网，另一个中国电信或中国移动，一个地方出了问题另外个地方还可以访问外面。用户一般都处在末梢AS
对等AS：上面两个都是要交钱的，两个AS协商给批次发送或接受分组免费

3.路由选择方式（路由选择策略）
（1）.本地偏好（本地优先级）值最高的路由。注意：只在AS内部使用
（2）.选择具有AS条数最小的路由。注意：条数最小，但不一定**（相当于我们去旅游经过的省越少越好）
（3）.热土豆路由选择算法：当前面两个都相等时，分组应选择到达下一个AS条数最少的热土豆路由选择算法