网络层传输的单位是IP数据报
4.1 网络层的几个重要概念
网络层提供的两种服务：网络层应该向运输层提供怎样的服务？面向连接还是无连接？ 在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端系统？
面向连接的可靠交付。
计算机网络模仿电信网络，使用面向连接的通信方式。 通信之前先建立虚电路 VC (Virtual Circuit) (即连接)，以保证双方通信所需的一切网络资源。 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。
无连接的、尽最大努力交付的数据报服务，不提供服务质量的承诺。
互联网采用的设计思路： 网络层要设计得尽量简单，向其上层只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 网络在发送分组时不需要先建立连接。 每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），也不保证分组传送的时限。 由主机中的运输层负责可靠的通信。
两个层面：数据层面和控制层面
不同网络中的两个主机之间的通信，要经过若干个路由器转发分组来完成。 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。
控制层面：
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 (Software Defined Network)
远程控制器： 计算出最佳的路由， 在每一个路由器中生成其正确的转发表。
路由器： 查找转发表，转发分组。
4.2 网际协议 IP
与网际协议 IPv4 配套的 3 个协议：
1.地址解析协议 ARP 2.网际控制报文协议 ICMP 3.网际组管理协议 IGMP
4.2.1虚拟互连网络 ：实现异构网络的互连互通方法，哪种好？
都使用相同的网络？不能满足不同用户需要。没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求。 不适应技术发展。
使用中间设备？可以满足不同需求 实用
使用中间设备进行互连
转发器、网桥或交换机仅把一个网络扩大了，仍然是一个网络 不称为网络互连。
分组在互联网中的传送，如果不需要任何路由器直接就能到达那么是直接交付，如果不是需要把IP数据报发送给某个路由器再进行到达那么是间接交付。分组在传输过程中每一次转发就称为一"跳“
4.2.2 IP 地址:在 TCP/IP 体系中，IP 地址是一个最基本的概念。 没有IP地址，就无法和网上的其他设备进行通信。
IP地址及其表示方法：
互联网上的每台主机（或路由器）的每个接口分配一个在全世界唯一的 IP 地址。 由互联网名字和数字分配机构 ICANN进行分配。
IP 地址采用 2 级结构：网络号和主机号：2 个字段：网络号和主机号
IP地址的分类：分为5类A,B,C,D,E这五类。其中D，E这两类是不常用的，这里主要考虑A,B,C三类。
A类地址第一位必须是0然后网络号占用8位，主机号占有24位。点分十进制第一位：0~127
B类地址前两位必须是10然后网络号占用16位，主机号占用16位。点分十进制第一位：128~191
C类地址前三位必须是110然后网络号占用24位，主机号占用8位。点分十进制第一位：192~223
主机号的全0和全1都是不能指派的，因为他们含有特殊含义。
分类的 IP 地址的优点和缺点：管理简单； 使用方便； 转发分组迅速； 划分子网，灵活地使用。设计上不合理： 大地址块，浪费地址资源； 即使采用划分子网的方法，也无法解决 IP 地址枯竭的问题。
无分类编址CIDR：CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ：无分类域间路由选择。 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间，但无法解决 IP 地址枯竭的问题。要点： (1) 网络前缀 (2) 地址块 (3) 地址掩码
同样是利用的和A,B,C,D,E这五种分类方式相同的编码思想。但是这时的网络前缀就不再是局限在8位16位或者24位了。前缀的位数不是固定的，可以是0~32之间的任意值。
CIDR 记法：斜线记法 (slash notation) a.b.c.d / n：二进制 IP 地址的前 n 位是网络前缀。 例如：128.14.35.7/20：前 20 位是网络前缀。
地址块：CIDR 把网络前缀都相同的所有连续的 IP 地址组成一个 CIDR 地址块。 一个 CIDR 地址块包含的 IP 地址数目，取决于网络前缀的位数。例如网络前缀的位数为20那么可以指派的主机数目为2的12次方但是全0和全1是不可以取到的所以应该是2的12次方-2个主机。
这个是需要重点再去思考一下的东西。有点耐人寻味。
地址掩码又称为子网掩码 (subnet mask)。 位数：32 位。 目的：让机器从 IP 地址迅速算出网络地址。 由一连串 1 和接着的一连串 0 组成，而 1 的个数就是网络前缀的长度。
/20 地址块的地址掩码：11111111 11111111 11110000 00000000
点分十进制记法：255.255.240.0 CIDR 记法：255.255.240.0/20。
默认的地址掩码:
网络地址 = (二进制的 IP 地址) AND (地址掩码) 
每一个 CIDR 地址块中的地址数一定是 2 的整数次幂。 除最后几行外，CIDR 地址块都包含了多个 C 类地址（是一个 C 类地址的 2n 倍，n 是整数）。
因此在文献中有时称 CIDR 编址为“构造超网”。
三个特殊的 CIDR 地址块 
IP 地址的特点
(1) 每个 IP 地址都由网络前缀和主机号两部分组成。IP 地址是一种分等级的地址结构。 方便了 IP 地址的分配和管理。 实现路由聚合，减小了转发表所占的存储空间，以及查找转发表的时间。
(2) IP 地址是标志一台主机（或路由器）和一条链路的接口。当一台主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号必须是不同的。这种主机称为多归属主机 。 一个路由器至少应当连接到两个网络，因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。
(3) 转发器或交换机连接起来的若干个局域网仍为一个网络。按照互联网的观点，一个网络（或子网）是指具有相同网络前缀的主机的集合。 转发器或交换机连接起来的若干个局域网都具有同样的网络号，它们仍为一个网络。 具有不同网络号的局域网必须使用路由器进行互连。
(4) 在 IP 地址中，所有分配到网络前缀的网络都是平等的。互联网同等对待每一个 IP 地址，不管是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网