作用
使用IP协议，可以把异构的物理网络连接起来，实现主机之间的通信
协议
IP
ARP
概念
- Address Resolution Protocol
作用
由IP地址得到MAC地址
网络层实现主机之间的通信，而链路层实现具体每段链路之间的通信。因此在通信过程中，IP 数据报的源地址和目的地址始终不变，而 MAC 地址随着链路的改变而改变。
ARP高速缓存
- 包含本局域网内网络设备IP地址到MAC地址的映射
- 如果映射表里找不到就发送ARP广播寻找
ICMP
概念
- Internet Control Message Protocol
作用
- 更有效地转发 IP 数据报和提高交付成功的机会
位置
- IP数据包的数据部分
报文分类
- 差错报告报文
- 询问报文
应用
Ping
- 向目的主机发送ICMP echo请求报文
Traceroute
- 发送方在ip数据包里封装无法交付的UDP用户数据报，并且将数据包的生存时间TTL++发送给路由器
IGMP
IP数据包
格式
构成
版本
- IPv4
- IPv6
首部长度
- 值为1表示4个字节
区分服务
- 一般不用
总长度
- 首部长度+数据长度
生存时间
- TTL，为0时丢弃
协议
- 传输层的协议，如TCP，UDP
首部检验和
- 数据包每经过一个路由器，都要重新计算检验和
标识
- 如果数据包长度过长而分片，相同数据包的不同分片有相同的标识符
片偏移
- 用来区分分片，单位为8字节
IP地址编址方式
分类
网络号
A类
- 8位
B类
- 16位
C类
- 24位
主机号
子网划分
在主机号中拿一部分作为子网号，把两级IP划分为三级IP
子网掩码
作用
确定网段
同一个网段的设备可以直接通信，不同网段的设备通信需要网关协助
外部网络看不到子网的存在
无分类
在之前的分类网络中，IP地址的分配把IP地址的32位按每8位为一段分开。这使得前缀必须为8，16或者24位。因此，可分配的最小的地址块有256（24位前缀，8位主机地址，28=256）个地址，而这对大多数企业来说太少了。大一点的地址块包含65536（16位前缀，16位主机，216=65536）个地址，而这对大公司来说都太多了。这导致不能充分使用IP地址和在路由上的不便，因为大量的需要单独路由的小型网络（C类网络）因在地域上分得很开而很难进行聚合路由，于是给路由设备增加了很多负担。
构成
- 网络前缀
- 主机号
路由聚合
通过使用网络前缀来减少路由表项的方式称为路由聚合，也称为 构成超网
匹配
- 用网络前缀匹配的结果可能不止一个，应该选用最长前缀匹配规则
技术
VPN
概念
- 由于IP地址的紧缺，一个机构可以使用专用ip地址（仅在本机构有效的ip地址）
- VPN使用互联网作为本机构专用网之间的通信载体，虚拟一词体现在好像是专用网，但其实也有用到互联网
实现
- 用两台路由器包装一下
NAT
Network Address Translation
作用
- 将本地IP转换为全球IP，使得多个专用网内部的多个主机公用一个全球IP地址
实现
- 对于因特网上的通信，路由器本身充当源和目的，再根据端口号区分不同的主机。
路由器
结构
- 路由选择
- 交换结构
- 输入输出端口
分组转发过程
- 从数据包里提取目的地址D，并得到对应的网络地址N
- 判断得到的网络地址N是否是与该路由器直接相连的网络的网络地址之一，如果是，直接进行交付
- 如果路由表中有目的地址D对应的路由，则把数据包发送给该路由
- 如果路由表中有到达N的路由，则把数据包发送给该路由
- 如果有默认路由，发送给默认路由
- 报告分组出错
路由选择协议
自治系统内部的路由选择
RIP
每隔30秒会与相邻的路由器交换子消息，以动态的创建路由表。
距离向量算法
缺点
- 网络规模小
- 需要较长时间将故障信息传给所有路由器
OSPF
- 开放最短路径优先
- 所有的路由器都有全网的拓扑结构
自治系统间的路由选择
- BGP
