網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層是網(wǎng)絡(luò)核心的最高層织鲸，是實現(xiàn)大型網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)鍵，是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中最重要的一環(huán)
網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)
核心任務(wù)
將數(shù)據(jù)從源主機送達(dá)到目的主機
主要功能
- 轉(zhuǎn)發(fā)
- 路由選擇
- 建立連接
數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)與虛電路網(wǎng)絡(luò)
數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)
按照 目的主機地址 進行路由選擇的網(wǎng)絡(luò)
類型：無連接服務(wù)
源主機每要發(fā)送一個分組岛杀，就給分組加上 目的主機地址，然后將該分組推進網(wǎng)絡(luò)
每個路由器使用分組的 目的主機地址 轉(zhuǎn)發(fā)分組
虛電路網(wǎng)絡(luò)
在網(wǎng)絡(luò)層提供面向連接的分組交換服務(wù)崭孤。雙方通信前先虛電路建立連接类嗤，通信結(jié)束后再拆除連接
類型：面向連接服務(wù)
區(qū)別
| 數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò) | 虛電路網(wǎng)絡(luò) | |
|---|---|---|
| 是否建立連接 | 不建立連接 | 先建立連接 |
| 地址 | 每個分組包含源和目的端地址 | 每個分組含有一個短的虛電路號 |
| 分組順序 | 按序發(fā)送糊肠，不一定按序接收 | 按序發(fā)送，按序接收 |
| 路由選擇 | 每個分組獨立路由選擇 | 建立VC是需要路由選擇遗锣，之后所有分組都沿此路由轉(zhuǎn)發(fā) |
| 典型網(wǎng)絡(luò) | 因特網(wǎng) | X.25货裹、幀中斷、ATM |
網(wǎng)絡(luò)互連和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備
異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連
主要是指兩個網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)和運行協(xié)議不同精偿。例如：wifi 和 網(wǎng)線
同構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)互連的典型技術(shù)：隧道技術(shù)
基本策略一：協(xié)議轉(zhuǎn)換
采用一類支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備弧圆，來實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)發(fā)
例如：交換機、多協(xié)議路由器
基本策略二：構(gòu)建虛擬互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)建一個同構(gòu)的虛擬互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
路由器
最典型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備
具有多個輸入端口和多個輸出端口的 專用計算機笔咽，主要任務(wù)就是 路由選擇 和 轉(zhuǎn)發(fā)
結(jié)構(gòu)：從功能體系劃分
輸入端口：
查找搔预、轉(zhuǎn)發(fā)、將到達(dá)分組 緩存排隊
交換結(jié)構(gòu)：
完成具體的轉(zhuǎn)發(fā)工作拓轻，將輸入端口的IP數(shù)據(jù)包交換到知道的輸出端口斯撮。主要結(jié)構(gòu)：
基于 內(nèi)存 交換：性能最低，路由器價格最便宜
基于 總線 交換：輸入端口和輸出端口連接在一條數(shù)據(jù)總線上扶叉。獨占式
基于 網(wǎng)絡(luò) 交換：性能最高勿锅，路由器價格最昂貴。并行 交換傳輸
輸出端口：
緩存排隊枣氧，發(fā)送分組溢十。調(diào)度策略：先到先服務(wù)調(diào)度、按優(yōu)先級調(diào)度达吞、按IP數(shù)據(jù)報的服務(wù)類型
路由處理器：
執(zhí)行命令张弛，路由協(xié)議運行，路由計算以及路由表的更新和維護
網(wǎng)絡(luò)層擁塞控制
網(wǎng)絡(luò)擁塞
用戶對網(wǎng)絡(luò)資源（包括鏈路帶寬酪劫、存儲空間和處理器能力）的總需求超過了網(wǎng)絡(luò)固有的容量
網(wǎng)絡(luò)負(fù)載在 膝點 附近時吞鸭，吞吐量和分組平均延遲達(dá)到力量的平衡，網(wǎng)絡(luò)的使用效率最高
發(fā)生擁塞的原因：
緩沖區(qū)容量有限覆糟、傳輸線路的帶寬有限刻剥、網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的處理能力有限、網(wǎng)絡(luò)中的某些部分發(fā)生了故障
流量感知路由
權(quán)值 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 動態(tài) 調(diào)整滩字，可以將網(wǎng)絡(luò)流量引導(dǎo)到不同的鏈路上造虏，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載
準(zhǔn)入控制
廣泛應(yīng)用于 虛電路網(wǎng)絡(luò) 的擁塞 預(yù)防 技術(shù)
對建立虛電路審核，如果新建立的虛電路會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)變得擁塞麦箍，那么網(wǎng)絡(luò)拒絕建立該新虛電路
流量調(diào)節(jié)
在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時漓藕，通過調(diào)整發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率來 消除 擁塞
路由器通過路由器的 輸出端口的排隊時延 感知是否發(fā)生擁塞
路由器怎么感知是否發(fā)生擁塞？
通過路由器的 輸出端口的排隊時延 是否越來越長
路由器在發(fā)生擁塞時挟裂，如果通知其上游結(jié)點享钞，并且使上游結(jié)點降低發(fā)送速率？
感知到擁塞的路由器選擇一個被擁塞的數(shù)據(jù)報诀蓉，給該數(shù)據(jù)報的源主機返回一個 抑制分組
背壓：
抑制分組在從擁塞結(jié)點到源結(jié)點的路徑上的每一跳嫩与，都發(fā)揮 抑制 作用
負(fù)載脫落
有選擇地主動 丟棄 一些數(shù)據(jù)報寝姿，來減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，從而緩解或消除擁塞
Internet 網(wǎng)絡(luò)層
Internet 是目前世界上最偉大划滋、最重要的計算機網(wǎng)絡(luò)饵筑。是典型的數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)
IP 是網(wǎng)絡(luò)層最核心的協(xié)議
IP對數(shù)據(jù)報的處理分為：主機對數(shù)據(jù)報的處理、網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)報的處理
IPv4協(xié)議
動態(tài)主機配置協(xié)議
Dynamic Host Configuration Protocol处坪，簡稱：DHCP
DHCP服務(wù)端端口號是67
DHCP客戶端端口號是68
DHCP發(fā)送請求過程：
第一步：DHCP服務(wù)器發(fā)現(xiàn)（DHCP Discover）：廣播方式
第二步：DHCP服務(wù)器提供（DHCP Offer）：廣播方式
第三步：DHCP請求（DHCP Request）：廣播方式
第四步：DHCP確認(rèn)（DHCP ACK）
網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換
Network Address Translation根资，簡稱：NAT
使私有地址在公共的Internet上正常通信
基于UPnP （Universal Plug and Play）協(xié)議實現(xiàn)NAT穿透配置
NAT工作原理：
第一步：從內(nèi)網(wǎng)出去的IP數(shù)據(jù)報，將其IP地址替換為NAT服務(wù)器擁有的合法的公共IP地址同窘，并將替換關(guān)系記錄到 NAT轉(zhuǎn)換表 中
第二步：從公共互聯(lián)網(wǎng)返回的IP數(shù)據(jù)報玄帕，依據(jù)其目的IP地址檢索 NAT轉(zhuǎn)換表，并利用檢索到的內(nèi)部私有IP地址替換目的IP地址想邦，然后將IP數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)
ICMP
互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議裤纹，Internet Control Message Protocol
進行主機或路由器間的網(wǎng)絡(luò)層 差錯報告 與 網(wǎng)絡(luò)探測
ICMP報文 - 差錯報文報告：
終點不可達(dá)、源點抑制丧没、時間超時鹰椒、參數(shù)問題、路由重定向
ICMP報文 - 詢問報告：
回聲請求/應(yīng)答呕童、時間戳請求/應(yīng)答
ICMP報文格式：
類型漆际、代碼、校驗和夺饲、由ICMP報文的類型決定奸汇、ICMP的數(shù)據(jù)部分
