1. 网络层两大关键功能：转发与选路；数据平面和控制平面的主要功能或作用；网络层的服务 与功能，因特网网络服务模型。
转发：
将分组从路由器的输入移动到适当的路由器输出
选路：
决定分组从源到目的地所采取的路由
数据平面：
作用是从输入链路将数据报转发到输出链路
控制平面：
协调本地路由器转发动作，将数据报从源到目的主机之间沿着路由器路径进行端到端传输。
网络层主要功能：
1、转发：当输入链路接收到一个分组后，路由器需要决策通过哪条输出链路将分组发送出去，并将分组从输入接口转移到输出接口。
2、路由选择：当分组从源主机流向目的主机时，必须通过某种方式决定分组经过的路由或路径。计算分组所经过的路径的算法被称为路由选择算法（或路由算法）
3、连接建立：网络层连接是从源主机到目的主机经过的一条路径，这条路径所经过的每个路由器 等网络设备都要参与网络层连接的建立
网络层连接和无连接服务：数据报网络提供网络层无连接服务，虚电路网络提供网络层连接服务
网络服务模型：定义了分组在发送与接收端系统之间的端到端运输特性。
能由网络层提供的服务：1.确保交付 2.具有时延上界的确保交付 3.有序分组交付 4.确保最小带宽 5.确保最大时延抖动 6.安全性服务
网络服务模型：
网络层的服务模型(Service Model)定义了分组在发送端与接收端系统之间的端到端传输特性。
1、对于单个数据报的例子服务：
（1）、确保交付；
（2）、具有时间上界的确保交付
2、对数据报流的例子服务：
（1）、按序数据报交付；
（2）、对流确保最小带宽；
（3）、对分组间隔变化的限制（确保最大时延抖动）
（4）安全性服务；
因特网：
尽力而为的服务模型；
2. 路由器的基本功能与组成，交换结构的分类。最长前缀匹配规则。
路由器的基本功能和组成：
功能：
1 执行路由选择协议
2 维护路由选择表以及连接的链路状态信息，并为路由器计算转发表
3 执行网络管理功能。
组成：
1.输入端口:
1).执行一条输入的物理链路与路由器相连接的物理层功能
2).执行需要与位于入链路远端的数据链路层交互的数据链路层功能.
3).完成查找功能
2.交换结构：交换结构将路由器的输入端口和输出端口相连接
3.输出端口：储存从交换结构接收的分组，并通过执行必要的链路层和物理层功能在输入链路上传输这些分组。
4.路由选择处理器：
交换结构：
完成具体的转发工作，将输入端口的IP数据报交换到指定的输出端口
主要包括：
• 基于内存交换：输入端口——>内存、路由处理器——>输出端口；性能最低，路由器价格最便宜
• 基于总线交换：输入端口和输出端口连接在一条数据总线上, 无须路由处理器介入即可实现交换功能, 总线是独占式
• 基于网络交换：使用一个复杂的互联网络来实现交换结构；克服单一、独占所带来的限制；并行交换传输。性能最高，路由器价格昂贵
最长前缀匹配：
在转发表中寻找最长的匹配项，并向最长前缀匹配相关联的链路接口转发分组。
3. 网际协议：因特网中的转发和选路，服务模型。IPv4 编址；IP 地址点分十进制记法、二进制 记法；子网的特点和子网地址表示方法、子网掩码；默认网关； CIDR；IP 保留的地址及私有 IP 地址；子网能容纳的最大主机数；直接广播地址； 地址块的子网划分与主机可用 IP 地址 范围；DHCP、NAT、ICMP 的功能与作用。
网际协议（IP）：因特网中的转发和编址，服务模型。
IP地址: 对主机、路由器 接 口 的32-bit 标识符
分为 子网部分(高阶比特) 和 主机部分(低阶比特)
接口 : 在主机/路由器和物理链路之间的连接
路由器通常具有多个接口
主机可能具有多个接口
IP编址与每个接口相联系
网络层有三个主要组件：
IP协议
路由选择部分 决定数据报到源目的地所流经的路径
报告数据报中的差错和对某些网路层信息请求进行响应的设施。（ICMP）
互联网服务被定义成不可靠的、尽力而为、无连接分组交付系统。
IPv4编址
IPv4地址的长度为32位，共有2 的32次方个不同的IP地址，约为43亿个
IPv4地址的三种标记方式
子网：
- 什么是子网 ?
（1）、IP地址具有相同的子网 部分的设备接口（具有 共同的IP地址前缀）
（2）、无需通过路由器就能够 物理上互相到达 - 子网的表示方法：
（1）、子网掩码：用从最高位开 始的连续1表示IP地址中的子网 号部分
（2）、前缀/长度：223.1.1.0/24， 表示前24位为子网号部分
子网掩码：用来定义一个子网的网络前缀长度 占32位；子网掩码转为二进制后1的个数就是其子网的网络位数；例如255.255.255.0 ,他的子网前缀是24位。 书写形式：二进制，点分十进制。取值规则：对应前缀，全部为1，对应后缀，全部为0
默认网关：
默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。
CIDR（无类别域间选路，Classless Inter-Domain Routing）
“无类别”指不考虑IP地址所属的类别
不严格区分A类、B类和C类地址，CIDR用前缀取代了过去地址类型对地址网络部分的限制（3类地址的网络部分分别被限制为8位、16位和24位）。
比如，4个C类网段192.168.0.0/24， 192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24, 192.168.3.0/24汇聚成一条路由192.168.0.0/22.这样ISP路由器只向Internet通告192.168.0.0/22这一条路由,大大减少了路由表的数目.从而为网络路由器节省出了存储空间。
选路策略，基于整个32bit IP地址的掩码来操作，即基于子网号选路。
IP 保留的地址：
分类地址中一些特殊用途的地址
私有 IP 地址：
一部分分类地址保留用于内部网络。这部分分类地址可以在内 网使用，但不能在公共互联网上使用
子网能容纳的最大主机数：
a.b.d.c.d/x的可用地址有：2^(32-x) – 2 个；
直接广播地址:
直接广播地址是该子网的最后一个地址
主机号为全1的地址；
地址块的子网划分：
上例题
https://blog.csdn.net/qq_38313548/article/details/89509637
主机可用 IP 地址 范围：
子网地址：（占头）
广播地址：（占尾）
可分配IP地址范围是：子网地址~ 广播地址
DHCP（动态主机配置协议）:是一个客户-服务器协议；
功能：获取主机地址（允许主机自动获取）；
它的四个步骤：
DHCP服务器发现 DHCP服务器提供 DHCP请求 DHCP ACK；
NAT（网络地址转换）：
功能：
把内部私有网络地址翻译成合法网络IP地址的技术；
能够改变本地网络中的设备地址，而不必通知外部
本地网络中的设备不显式地可寻址、由外部所见 (增强安全性)
ICMP（互联网控制报文协议）：
功能：被主机和路由器用来彼此沟通网络层的信息；
4. IPv4 有什么主要缺陷？为什么需要 IPv6？ IPV6 地址；IPv6 较 IPv4 的特点
IPv4 32-bit地址空间很快将会被完全分配完
为什么需要IPv6？
32比特的IP地址空间即将耗尽，应对大IP地址空间的要求，开发新的IP协议即IPv6
首部格式有助于提高处理/转发速率
首部变化以促进QoS
IPV6 地址：
IPv6地址长度为128位
IPv6 较 IPv4 的特点：
（1）、检查和 : 完全去除以减小每跳的处理时间
（2）、选项 : 允许，但在首部之外，由“下一个首部” 字段指示
（3）、新版本的 ICMP
补充
5.虚电路网络和数据报网络
其他网络体系结构：ATM、帧中继等为虚电路网络，在网络层中使用连接。
虚电路的组成如下：
源和目的主机之间的路径（即一系列链路和路由器）
VC号，沿着该路径的每段链路的一个号码
沿着该路径的每台路由器中的转发表表项。
网路的路由器必须为进行中的连接维持连接状态信息，特别是每当跨越一台路由器创建一个新连接，必须在该路由器的转发表中增加一个新的连接项，每当释放一个连接，必须从该表中删除此项。
数据报网络：
在数据报网络中，每当一个端系统要发送分组，它就为该分组加上目的端系统的地址，然后将分组推进网络中。无需建立任何虚电路，路由器不维护任何虚电路的状态信息。
6.IP地址分类
1. A类地址
⑴ A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为 主机地址。
⑵ A类地址范围：1.0.0.0—127.255.255.255
⑶ A类地址中的私有地址和保留地址：
a) 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在 互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。 范围（10.0.0.0.0-10.255.255.255）
b) 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的
2、B类地址
⑴ B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它 2个字节为主机地址。
2）B类地址范围：128.0.0.0—191.255.255.255。
(3） B类地址的私有地址和保留地址
a) 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址
b) 169.254.X.X是保留地址（如果你的IP地址是自 动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的 DHCP服务器。就会得到其中一个IP）。
3、C类地址
⑴ C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网 络地址，第4个个字节为主机地址另外第1个字 节的前三位固定为110。
⑵ C类地址范围：192.0.0.0—223.255.255.255。
⑶ C类地址中的私有地址：192.168.X.X (192.168.0.0 - 192.168.255.255)
4. D类地址
⑴ D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1 个字节的前四位固定为1110。
⑵ D类地址范围：224.0.0.0—239.255.255.255
5. E类地址
（1）E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第 1个字节的前五位固定为11110。
（2）E类地址范围：240.0.0.0—247.255.255.255
