4.1 网络层的几个重要概念

网络层提供的两种服务

面向连接

面向连接的服务主要通过虚电路服务实现。
虚电路服务（Virtual Circuit Service）：虚电路服务是一种面向连接的服务，发送方和接收方在通信之前必须先建立一条逻辑上的连接，在该连接上的数据包按照相同的顺序并通过相同的路径进行传输，这个路径在连接的建立期间确定。在该服务中，“虚电路”是一个抽象的概念，它是一个具有唯一标识符的逻辑路径。
建立逻辑连接的目的是保证双方通信所需的一切网络资源。
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如果再使用可靠传输的网络协议，可使所发送的分组无差错按序到达终点，不丢失、不重复。

无连接

面向连接的服务主要通过数据报服务实现。
数据报服务（Datagram Service）：数据报服务是一种无连接的服务，每个报文都被视为独立的单元进行传输，接收端根据每个数据报的特定字段来确定报文的来源和目标。在该服务中，每个数据包的处理方式独立于其他数据包，并且可以通过不同的路径组合达到目标。其中代表性的协议就是IPv4和IPv6。
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有连接提供的是可靠服务，无连接尽最大努力交付的数据报服务，不提供服务质量的承诺。

网络层的两个层面

在路由器之间传送的信息有以下 2 大类：

  • 数据
  • 路由信息（为数据传送服务）

    数据可以理解为快递需要传输实际内容 路由信息可以理解为快递单，用于控制这个快递应该如何到达目的地

针对这两类信息，对网络曾划分了两个层面：
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其中：

  • 控制层面负责路由信息的传递

  • 数据层面负责数据的传递

    数据层面

  • 路由器根据本路由器生成的转发表，把收到的分组从查找到的对应接口转发出去。

  • 独立工作。

  • 采用硬件进行转发，快。

    路由层面

  • 根据路由选择协议所用的路由算法计算路由，创建出本路由器的路由表。

  • 许多路由器协同动作。
  • 采用软件计算，慢。

    软件定义网络 SDN

    软件定义网络（SDN）是一种新兴的网络架构，从传统的分布式网络体系结构中解耦出控制平面和数据平面。在SDN中，网络管理员可以使用中央控制器对整个网络进行集中管理。
    具体来说，在SDN中，数据转发任务被从传统的路由器和交换机设备中抽象出来，实现独立于硬件的可编程数据平面。此外，SDN引入了一个全局视野的控制器，负责收集网络拓扑信息和流量状态，并将策略和路由信息下发到各个数据平面设备中。
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    简单来说就是在SDN中，信息的转发路线是通过远程控制器计算得出。

4.2 💡网际协议IP

虚拟互连网络

IP 地址

IP 地址与 MAC 地址

地址解析协议 ARP

IP 数据报的格式

4.3 IP层转发分组的过程

4.4 网际控制报文协议ICMP

4.5 IPv6

4.6 互联网的路由选择协议

4.7 IP多播

4.8 虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT

4.9 多协议标记交换MPLS