第四章 网络层

1. 虚电路服务与数据报服务

1. 网络层提供的两种服务分别是虚电路服务和数据报服务
2. 虚电路服务是网络层提供的一种有连接的、可靠的服务。在虚电路服务中，通信的两个端点在通信之前先建立一个虚电路，然后通过该虚电路进行数据传输。
   虚电路是一条逻辑上的通信路径，由网络中的路由器和交换机维护。
3. 虚电路服务特点：
   可靠通信由网络来保证。
   必须建立网络层的连接，即虚电路。
   通信双方沿着已建立的虚电路发送分组。
   目的主机的地址仅在连接建立阶段使用，之后每个分组的首部只需携带一条虚电路的编号。
   通信结束后，需要释放之前所建立的虚电路。
4. 虚电路应用：虚电路服务适用于对数据可靠性要求较高的应用，如传统的电路交换网络和虚拟专用网络（VPN）。
5. 数据报服务是网络层提供的一种无连接的、不可靠的服务。在数据报服务中，每个数据包（也称为数据报）独立地传输，没有建立和维护持久的通信连接。
   每个数据报都包含了完整的源和目标地址信息，使得网络层能够根据目标地址将数据包路由到正确的目标主机。
6. 数据报服务特点：
   可靠通信由用户主机来保证。
   不需要建立网络层连接。
   每个分组可走不同的路径。
   每个分组的首部必须携带目的主机的完整地址。
   采用这种方式通信的分组可能误码、丢失、重复和失序。
   网络中的路由器可以相对简单，价格低廉。
7. 数据报服务应用：数据报服务适用于需要快速而简单的数据传输场景，如互联网上的IP数据包传输。
   它特别适用于对实时性要求高、传输内容不需要按顺序到达的应用，如实时音视频通信或实时游戏。

2. ARP协议

• ARP协议是解决发送数据过程中同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题
  

3. IPv4和IPv6的区别

1. IPv4的地址长度是32位，IPv6的地址长度是128位；IPv4的IPsec支持是可选的，IPv6的IPsec支持是必须的；
2. IPv4的首部包含了校验和，IPv6的首部没有包含校验和；IPv4首部包含可选项，IPv6的可选项都移到了扩展头中

4. IP数据报的格式

1. 首部长度字段:占4位,该字段表示首部的长度,确定数据部分从哪里开始,以4字节为单位,表示长度范围为20-60
2. 总长度字段:占16位,指的是IP数据报的总长度,以字节为单位,理论最大长度为65535字节;
   当IP数据报封装成数据链路层帧时,总长度不能超过数据链路层协议所规定的最大传送单元MTU
3. 标识字段:占16位,是一个计数器,用来产生IP数据报的标识,当需要分片时,该字段的值要复制到所有数据报片的标识字段中
4. 标志字段:占3位,最低位是MF位,MF=1表示后面还有分片,MF=0表示最后一个分片;中间的一位是DF位,只有DF=0时才允许分片
5. 片偏移字段:占13位,该字段表示某个分片在原数据报的相对位置;以8个字节为偏移单位
6. 生存时间:占8位,记为TTL,表示数据报在网络中可以通过的路由器数的最大值
7. 协议字段:占8位,指出IP数据报携带的数据是使用何种协议;以便目的主机的IP层知道将数据部分上交给上层的哪个协议
8. 首部检验和字段:占16位,帮助路由器检测收到的IP数据报中的比特错误;只检验数据报的首部,不检验数据部分

5. IPV4编址

1. 路由器两大功能:分组转发和路由选择