第4章
網絡層真的是滿抽象的一章，
思維導圖太大了，放一個概要，全的pdf可以問我要。
個人覺得：還有就是單選和填空顆粒度更細，最好還是把書多讀幾遍。
4.1 網絡層提供兩種服務
虛電路服務
數據報服務
鑑於TCP/IP體系的網絡層提供的是數據報服務，所有網絡層都在圍繞IP數據報這個主題！
4.2 網際協議IP
地址解析協議 ARP
網際控制報文協議 ICMP
網際組管理協議IGMP
1.虛擬互連網絡
許多計算機通過一些路由器進行互連。由於參加互連的計算機網絡都使用了相同的網際協議IP，因此可以把互連以後的計算機網絡看成一個虛擬互連網絡，也就是邏輯互連網絡
2.IP位址的表示方法
（1）分類IP位址（4.2）
IP位址：：={<網絡號>,<主機號> }
（2）子網的劃分（4.3）
IP位址：：={<網絡號>,<子網號>，<主機號> }
（3）構成超網（4.3）CIDR
IP位址：：={<網絡前綴>，<主機號> }
記住這三種分類，後面要用到！
3.IP位址與硬體地址的區別
4.地址解析協議ARP
5.IP數據報格式
在TCP/IP的標準中，各種數據格式常常以32位（即4位元組）為單位來描述。
4.3 其他兩種IP位址
1.第二種IP位址表示方法：劃分子網——將原來的兩級IP位址到三級IP位址
IP位址：：={<網絡號>,<子網號>，<主機號> }
子網掩碼是一個網絡或一個子網的重要屬性
（IP位址）AND（子網掩碼）=網絡地址
AND運算
1AND1=1
1AND0=0
0AND1=0
0AND0=0
子網掩碼的計算:
2.第三種IP位址表示方法：構成超網（無分類編址CIDR）（classless Inter-Domain routing）
IP位址：：={<網絡前綴>，<主機號> }
什麼是「網絡前綴」？
CIDR把32位的IP位址劃分為兩個部分，前面部分是「網絡前綴」，用來指明網絡，後面部分則用來指明主機。
什麼是CIDR地址塊？
把網絡前綴都相同的連續的IP位址組成一個「CIDR地址塊」
CIDR使用32位的地址掩碼，地址掩碼由一串1和一串0組成，1的個數就是網絡前綴的長度。
斜線記法：/20的地址塊的地址掩碼是11111111111111111111000000000000（20個連續的1）
最長前綴匹配（最佳匹配）
使用二叉樹查找路由表
4.4網際控制報文協議ICMP
定義：ICMP是網際網路的標準協議，但不是高層協議。
1.ICMP報文格式
ICMP報文有兩種，一個是差錯報告報文，分五種：
（1）終點不可達
（2）源點抑制
（3）時間超時
（4）參數問題
（5）改變路由（重定向）
另一個是ICMP詢問報文，常用的有兩種
（1）回送請求和回答
（2）時間戳請求和回答
2.ICMP的應用舉例——PING
分組網間PING（packet internet groper），用來測試兩個主機之間的連通性
4.5網際網路的路由選擇協議
理想的路由算法
分層次的路由選擇協議
網際網路採用的路由選擇協議主要是自適應的（即動態的）、分布式路由選擇協議。
（1）內部網關協議 IGP
如RIP
如OSPF
（2）外部網關協議EGP
如BGP
（這兩個分類要記住，下一節要詳細學）
1.內部網關協議RIP：要求網絡中的每一個路由器都要維護從它自己到其他每一個目的網絡的距離記錄（因此，這是一組「距離」，即「距離向量」）
「跳數「：每經過一個路由器，跳數加1，最多包含15個路由器
RIP的特點：
（1）僅和相鄰路由器交換信息
（2）路由器交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。
（3）按固定的時間間隔交換路由信息
距離向量算法
RIP協議的報文板式
RIP報文由首部和路由部分組成
2.OSPF協議的基本方法（開放最短路徑優先）
洪泛法—其實就是一種廣播方法.
OSPF五種分組類型
（1）問候hello分組
（2）資料庫描述分組
（3）鏈路狀態請求
（4）鏈路狀態更新
（5）鏈路狀態確認
3.外部網關協議BGP（BGP-4）
定義：在不同的自治系統AS之間使用的邊界網關協議
為什麼：
（1）網際網路的規模太大，使得AS之間路由選擇非常困難
（2）AS之間的路由選擇必須考慮有關策略
BGP只能是力求尋找一條能夠達到目的網絡且比較好的路由（不兜圈子）而並非是尋找一條最佳路由。
配置BGP：
BGP發言人——建立TCP連接（鄰站和對等站）——交換BGP報文以建立BGP會話——利用BGP會話交換路由信息
BGP-4中有4種報文
（1）OPEN（打開）報文
（2）UPDATE（更新）報文
（3）KEEPPALIVE（保活）報文
（4）NOTIFICATION（通知）報文
4.路由器的構成
典型的路由器結構：交換結構、一組輸入埠和一組輸出埠（硬體接口）
5.IP多播
定義：（組播）一個源點發送到許多個終點的一對多的通信：如實時信息的交付、軟體更新，交互式會議；與單播相比，在一對多的通信中，多播可大大節約網絡資源。
多播路由器：能夠運行多播協議的路由器
在網際網路上進行多播，就叫做IP多播，IP多播所傳送的分組需要使用多播IP位址。
D類地址是一個多播組（IP位址的前4位1110，D類地址的範圍是224.0.0.0到239.255.255.255）
（1）在區域網上進行硬體多播
（2）IP多播所需要的協議
第一種：網際組管理協議IGMP
但是，缺點，IGMP並非在網際網路範圍內對所有多播組成員進行管理的協議，因為IGMP並不知道IP多播組包含的成員數，也不知道這些成員都分布在哪些網絡上。
IGMP協議是讓連接在本地區域網上的多播路由知道本區域網上是否有主機參與或退出了某個多播組。
所以，僅有IGMP協議是不能完成多播任務的
第二種：多播路由選擇協議
轉發多播數據報時使用了如下方法
1）洪泛與剪除——較小多播組
洪泛：廣播，為了避免兜圈子還採用反向路徑廣播RPB策略，即：每一個路由器在收到一個多播數據時，先檢查數據報是否從源點經最短路徑傳送來的——是（就向所有其他方向轉發剛收到的多播數據報，除了進入的方向）否（就丟棄不轉發）
剪除：如果在多播轉發樹上的某個路由器發現它的下遊樹枝（即葉結點方向）已沒有該多播組的成員，就應把它和下遊樹枝一起剪除。
2）隧道技術——多播組在地理位置上很分散的情況
3）基於核心的發現技術——較大較小範圍內都合適
對每一個多播組G指定一個核心（core）路由器，給出它的IP單播地址。
6.虛擬專用網VPN和網絡地址轉換NAT
（1）虛擬專用網VPN
（2）網絡地址轉換NAT