Ch4.网络层
一.概述和功能
1.概述
主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层传输单位是数据报。
2.功能
功能一:路由选择与分组转发 (最佳路径)
功能二：异构网络互联
功能三：拥塞控制
若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施缓解这种拥塞
习题
选择
1.网络层的主要目的是（C).
A.在邻接结，点间进行数据报传输
B.在邻接结，点间进行数据报可靠传输
C.在任意结，点间进行数据报传输
D.在任意结点间进行数据报可靠传输
2.路由器连接的异构网络是指(C).
A.网络的拓扑结构不同
B.网络中计算机操作系统不同
C.数据链路层和物理层均不同
D.数据链路层协议相同，物理层协议不同
3.网络中发生了拥塞，根据是(D)。
A.随着通信子网负载的增加，吞吐量也增加
B.网络结点接收和发出的分组越来越少
C.网络结点接收和发出的分组越来越多
D.随着通信子网负载的增加，吞吐量反而降低
4.在路由器互联的多个局域网的结构中，要求每个局域网（C)。
A.物理层协议可以不同，而数据链路层及其以上的高层协议必须相同
B.物理层、数据链路层协议可以不同，而数据链路层以上的高层协议必须相同
C.物理层、数据链路层、网络层协议可以不同，而网络层以上的高层协议必须相同
D.物理层、数据链路层、网络层及高层协议都可以不同
5.下列设备中，能够分隔广播域的是（C)。
A.集线器
B.交换机
C.路由器
D.中继器
6.在因特网中，一个路由器的路由表通常包含（C).
A.目的网络和到达目的网络的完整路径
B.所有目的主机和到达该目的主机的完整路径
C.目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的P地址
D.目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的MAC地址
7.路由器转发分组的根据是报文的(C)。
A.端口号
B.MAC地址
C.IP地址
D.域名
8.路由器在能够开始向输出链路传输分组的第一位之前，必须先接收到整个分组，这种机制称为（A)。
A.存储转发机制
B.直通交换机制
C.分组交换机制
D.分组检测机制
9.在因特网中，IP分组的传输需要经过源主机和中间路略由器到达目的主机，通常（B)。
A.源主机和中间路由器都知道IP分组到达目的主机需要经过的完整路径
B.源主机和中间路由器都不知道IP分组到达目的主机需要经过的完整路径
C.源主机知道IP分组到达目的主机需要经过的完整路径，而中间路由器不知道
D.源主机不知道IP分组到达目的主机需要经过的完整路径，而中间路由器知道
10.下列协议中属于网络层协议的是（D)。
Ⅰ.IP
Ⅱ.TCP
Ⅲ.FTP
Ⅳ.ICMP
A.Ⅰ和Ⅱ
B.Ⅰ和Ⅲ
C.Ⅲ和Ⅳ
D.Ⅰ和Ⅳ
选顶A、B不是网络层的目的，IP提供的是不可靠的服务，因此选项D错误。
网络的异构性是指传输介质、数据编码方式、链路控制协议及不同的数据单元格式和转发机制，这些特点分别在物理层和数据链路层协议中定义。
拥塞现象是指到达通信子网中某一部分的分组数量过多，使得该部分网络来不及处理，以致引起这部分乃至整个网络性能下降的现象，严重时甚至会导致网络通信业务陷入停顿，即出现死锁现象。A选项的网络性能显然是提高的，B、C两项中网络结点接收和发出的分组多少与网络的吞吐量并不呈正比关系，不能确定网络是否拥塞。
路由器是第三层设备，向传输层及以上层次隐藏下层的具体实现，所以物理层、数据链路层、网络层协议可以不同。而网络层之上的协议数据是路由器所不能处理的，因此网络层以上的高层协议必须相同。本题容易误选B,主要原因是在目前的互联网中广泛使用的是TCP/IP协议族，在网络层用的多是IPV4,所以误认为网络层协议必须相同。而实际上，使用特定的路由器连接IPV4与IPV6网络，就是典型的网络层协议不同而实现互联的例子。
路由器工作在网络层，不转发广播包（目的地址为255.255.255.255的IP包），因此能够分隔广播域，抑制网络风暴。交换机工作在数据链路层，能够分隔冲突域，但不能分隔广播域。集线器和中继器是物理层设备，既不能分隔广播域又不能分隔冲突域。
路由器是网络层设备，其任务是转发分组。每个路由器都维护一个路由表以决定分组的转发。为了提高路由器的查询效率并减少路由表维护的内容，路由表只保留到达目的地址的下一个路由器的地址，而不保留整个传输路径的信息。另外，采用目的网络可使每个路由表项包含很多目的主机P地址，这样可减少路由表中的项目。因此，路由表通常包含目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的IP地址。
路由器是网络层设备，.网络层通过P地址标识主机，所以路由器根据IP地址转发分组。
路由器转发一个分组的过程如下：先接收整个分组，然后对分组进行错误检查，如果出错，那么丢弃错误的分组；否则存储该正确的分组。最后根据路由选择协议，将正确的分组转发到合适的端口，这种机制称为存储转发机制。
每个路由器都根据它所拥有的路由表选择IP分组的下一跳地址，只有到了下一跳路由器，才能知道再下一跳应当怎样走。而源主机也只把IP分组发给网关，所以路由器和源主机都不知道IP分组要经过的完整路径。
TCP属于传输层协议，FTP属于应用层协议，只有P和ICMP属于网络层协议。
二.IP数据报格式
1.TCP/IP协议栈
2.IP数据报格式
1Byte = 8bit
版本:IPV4/IPV6?
首部长度：单位是4B,最小为5。
区分服务：指示期望获得哪种类型的服务。
总长度：首部+数据，单位是1B。
生存时间(TL)：IP分组的保质期。经过一个路由器-1，变成
0则丢弃。
协议：数据部分的协议。
首部检验和：只检验首部。
源IP地址和目的IP地址：32位。
可选字段：0~40B用来支持排错、测量以及安全等措施。
填充：，全0，把首部补成4B的整数倍。
三.IP数据报分片
1.最大传输单元MTU
链路层数据帧可封装数据的上限。
以太网的MTU是1500字节.
2.如果所传送的数据报长度超过某链路的MTU值？--分片
3.IP数据报分片例题
tips:
四.IPV4地址
1.IP编址的历史阶段
分类的IP地址
子网的划分
构成超网（无分类编址方法）
1.1分类的IP地址
互联网中的IP地址
1.1.1特殊IP地址
1.1.2私有IP地址
2.网络地址转换(NAT)
2.1私有IP地址
2.2.网络地址转换
把本地的IP地址与因特网上的主机通信
网络地址转换NAT(Network Address Translation):在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球P地址。
五.子网划分与子网掩码
1.分类的P地址的弱点：
1.IP地址空间的利用率有时很低。
2.两级P地址不够灵活。
2.子网划分
3.子网掩码
4.使用子网时分组的转发
