计算机网络原理梳理丨网络层

网络层的服务
数据报网络与虚电路网络
网络互连与网络互联设备
网络层拥塞控制
Internet 网络层
路由算法与路由协议

网络层的服务

网路层的主要作用是将网络层数据报从源主机送达到目的主机

主要功能有：

转发：分组从输入接口转移到输出接口
路由选择：决定分组经过的路由或路径

数据报网络与虚电路网络

网络技术总体上可以分为两种，即：数据报网络与虚电路网络，本质均属于分组交换技术，但都有各自的特点与区别

数据报网络

按照目的主机地址，进行路由选择的网络，如互联网，高效但不可靠

特点： 1.无连接 2.每个分组作为独立数据报进行传送，路径也可能不同 3.分组可能出现乱序和丢失

虚电路网络

在网络层提供面向连接的分组交换服务，如异构网络，可靠但需要占用较多资源

特点： 1.建立一条网络逻辑连接 2.不需要为每条虚电路分配独享资源 3.根据虚电路好沿着虚电路路径按序发送

网络互连与网络互联设备

异构网络互连

异构网络互联是指两个网络的通信技术和运行的协议不同

异构网络互连的基本策略为： 1.协议转换 2.构建虚拟互联网络（如：使用IP协议构建的互联网）

路由器

交换结构： 1.基于内存交换 2.基于总线的交换 3.基于网络交换

路由处理器：执行路由器的各种指令，包括路由协议的运行、路由的计算以及路由表的更新维护等

网络层拥塞控制

拥塞：指持续过载的网络状态，用户对网络资源的总需求超过了网络固有的容量

原因： 1.缓冲区容量有限 2.传输线路的带宽有限 3.网络节点的处理能力有限 4.网络中某些部分发生了故障

流量感知路由

根据网络的负载情况动态调整，将网络流量引导到不同的链路上，均衡网络负载，从而延缓或者避免拥塞的发生

准入控制

广泛的应用于虚电路网络的拥塞预防技术

对新建蓄电网路进行审核，如果新建虚电路会导致网络变得拥塞，那么网络拒绝建立该新虚电路

流量调节

感知拥塞
处理拥塞 2.1 抑制分组：给拥塞数据报的源主机返回一个抑制分组 2.2 背压：让抑制分组在从拥塞节点到源节点的路径上的每一跳，都发挥抑制作用

负载脱落

路由器主动丢弃某些数据报

1.丢弃新的分组：如GBN 2.丢弃老的分组如实时视频流

Internet 网络层（IPv4 协议）

IP数据报格式

版本号：区分IPv4或IPv6 首部长度：控制可变部分长度区分服务：对不同服务区别服务总长度：IP包总长度标志：IP包是否被分割片偏移：分割后的序号生存时间：IP包被转发出错时，留存时长协议：标识数据部分属于哪个协议首部检验和：避免首部出现错误源地址：数据发送主机的IP地址目的地址：数据接收主机的IP地址

注意：IP首部固定部分为20字节