计算机网络(四) 网络层

1. 网络层提供的两种服务

虚电路是逻辑连接：虚电路只是逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，不是真正建立了一条物理连接

虚拟互连网络：逻辑互连网络。即互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是利用 IP 协议可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络

好处：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见具体的网络异构细节

分类 IP 地址：最基本的编址方法

由上图可知，

IP 地址第一位是 0 时属于 A 类地址，IP 地址前 2 位是 10 时属于 B 类地址，IP 地址前 3 位是 110 时属于 C 类地址
A 类地址的网络号字段为 1 字节，主机号字段为 3 字节；B 类地址的网络号字段为 2 字节，主机号字段为 2 字节; C 类地址的网络号字段为 3 字节，主机号字段为 1 字节

点分十进制记法：

IP 地址的一些重要特点：

IP 地址是一种分等级的地址结构

好处：
1. IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，主机号由得到该网络号的单位自行分配，方便了 IP 地址的管理
2. 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组，使路由表中的项目数大幅度减少，从而减少路由表所占的存储空间
IP 地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口
- 当一个主机同时连接到两个网络上时，这个时候这台主机就必须要有两个 IP 地址，而且网络号必须是不同的。这种主机被称为多归属主机
- 由上一条可以知道，一个路由器至少要有两个不同的 IP 地址，因为路由器需要将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络
用转发器或网桥连接起来的若干个局域网是同一个网络，所以这些局域网都具有同样的网络号
所有分配到网络号的网络都是平等的

分析：

通信的时候使用了两个地址，IP 地址(网络层地址)和MAC 地址(数据链路层地址)

地址解析协议作用：通过网络层使用的 IP 地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址

不论网络层使用的是什么协议，实际网络的链路上传送数据帧时，最终都必须使用硬件地址

每一个主机都设有一个ARP 高速缓存，里面有它在的局域网上的所有主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。

<IP address; MAC address; TTL>

**TTL(Time To Live): **地址映射有效时间

地址解析协议 ARP：

当主机 A 要向局域网中的主机 B 发送 IP 数据包时，会先在它的 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如果有，就将对应的硬件地址写入 MAC 帧，然后把 MAC 帧发送这个硬件地址，如果没有，则 ARP 进程在局域网中广播发送一个ARP 请求分组。收到ARP 响应分组后，将得到的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 高速缓存中。