网络层
本章讨论网络互连问题。
1.虚拟互联网络和两种服务、两个层面的概念
2.IP地址与MAC地址
3.传统分类的IP地址和无分类域间路由选择CIDR
4.路由选择协议的工作原理
补充
网络可达信息传址服务，
网络层实现端系统间多跳传输可达
网络层功能存在每台注解和路由器中
网络层关键功能：
路由（控制面）：选择数据报从源端到目的端的路径（路由算法与协议）
转发（数据面）：将数据报从路由器的输入接口传送到正确的输出接口
（一种研究方向（SDN软件定义网络 ）：
如果将控制面和数据面分离，可以实现集中式的控制管理，路由只做一个简单的执行工具，那么还可以降低路由的成本复杂度）
NFN网络功能虚拟化：比如硬件实现的防火墙，通过软件去实现
无连接服务的实现：
如：寄信，不需要提前建立连接
数据报服务：
网络层向上只提供简单灵活无连接的、尽最大努力交付的数据（没有保证）报服务；发送分组不需要先建立连接，每个分组独立发送；数据报独立转发；不提供服务保障承诺；
优点：网络的造价降低，运行方式灵活，能够是应用于多种应用（现在大部分都是这样）
缺点：容易出错
但其实大部分情况下，为了避免额外的开销，网络并不会完全随意的发送数据，仍然是会尽量沿着某一条路径发送。
面向连接服务的实现：
如：打电话
通信之间先建立逻辑连接，如有需要，可以预留网资源；结合使用可靠传输的网络协议，保证所发送的分组无差错按序列到达终点；
虚电路是逻辑连接
只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑链接按照存储转发和方式传送，并不是建立了一条物理连接；
分组交换的虚电路（这样分组首部不需要填写完整的目的主机地址，而只需要填写这条虚电路的编号，可以减小分组的开销）和电路交换的面向连接还是有点不一样的。
4.1网络层的几个重要概念
4.1.1网络层提供的两种服务
一个争论焦点：
网络通信的可靠交付服务，由谁来负责？
是网络系统还是端系统（终端） 后者的话，可以使网络简单一点
网络层应该向运输层提供怎样的服务？
面向连接（虚电路）还是无连接（数据报）
现在的计算机网络的端系统恶是有智能的计算机，有很强的差错处理能力，因此互联网在设计上就采用了和电信网完全不同的思路。
互联网采用的设计思路：（细腰结构）
网络层要设计得尽量简单，向上层提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。
4.1.2网络层的两个层面
不同网络中的两个主机之间通信，要经过若干个路由器转发分组来完成，分组查找路由器中的转发表，从指明的接口转发到下一个路由器。转发表是由路由表导出的，而路由表是由互联网中许多的路由器，按照共同选定的路由选择协议，通过许多次的相互交换路由信息而产生的，在路由器之间传送的信息有以下两大类：
第一类：转发源主机和目的主机之间所传送的数据；
第二类：传送路由信息（为第一类做服务的）
数据层面：往往采用硬件进行转发，较简单，块
但控制层面需要涉及软件。
传统每个路由器都包括了数据层面和控制层面。
（集中式控制）
网络协议IP
网际协议IP（Internet Protocol）是TCP/IP体系中的两个最主要的协议之一，也是最重要的互联网标准协议之一。网际IP又曾为Kahn-Cerf协议。严格的来说这里所讲的IP其实是IP的第四个版本。后继版本IPv6；
internet协议执行的两个基本功能：
寻址addressing，分片fragmentation
与协议IP配套使用的还有三个协议：
1.地址解析协议ARP（address resolution protocl）
2.网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocl)
3.网际组管理协议IGMP（Intenet Group Management Protocol）
4.2.1虚拟互联网络
没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求。客观来讲，市场上总是有很多种不同性能，不同网络协议的网络.
从一般的概念来讲，将网络互相连接起来需要使用中间设备，根据中间设备所在的层次，可以有以下四种不同的中间设备：
1.物理层使用的中间设备叫转发器repeater
2.数据链路层使用的中间设备叫做网桥或者桥接器bridge，以及交换机switch
3.网络层使用的中间设备叫路由器router
4.在网络层以上使用的中间设备叫做网关gateway，用网关连接两个不兼容的系统需要在更高层进行协议转换。
当中间设备是转发器或网桥时，仅仅是把一个网络扩大了，从网络层的角度看，仍然是一个网络，一般并不称之为网络互连；网关由于比较复杂，目前使用得较少。因此现在我们讨论网络互连时，都是指用路由器进行网络互连和路由选择，路由器其实就是一台专用计算机，用来在互联网中进行路由选择。由于历史原因，许多有关TCP/IP的文献曾经把网络层使用的路由器称为网关。
如图所示，参加互连的计算机网络都使用相同的网际协议IP，因此可以把互联以后的计算机网络看成一个虚拟互联网络（因为虽然各物理网络存在异构性，但是利用协议IP使得这些性能各异的网络在网络层上看起来好象是一个统一的网络），使用协议IP的虚拟互联网络简称IP网。（好处：当IP网上的主机进行通信时，就好像在一个单个网络上通信一样，他们看不见互联的各网络的具体异构细节（如：编制方案、路由选择协议，等）），如果在这种覆盖全球的IP网上层使用TCP协议，那么就是现在的还有联网Internet。
分组从源节点A发送到目的节点B，若中间必须经过一个或几个路由（这标识A和B不在同一个网络上）则是间接交付。但若不需要经过路由器（这表示A,B在同一个网络上），则是直接交付
