计算机网络之网络层

唐伯虎

Network（网络层），负责对子网间的数据包进行路由选择。
此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
对应的连接设备：路由器。传输单位：IP数据报。

服务

网络层向运输层提供服务。
分为两种服务：
面向连接的虚电路服务
无连接的数据报服务

网际协议 IP

网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。
与 IP 协议配套使用的还有三个协议：
地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol)
逆地址解析协议 RARP
网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)
网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)

ARP

作用：
把从网络层使用的IP地址解析出在数据链路层使用的硬件地址MAC。

地址解析协议：
不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。
每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。
当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。
如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。

如果主机 A 知道主机 B 的 IP 地址，但是 ARP 高速缓存中没有该 IP 地址到 MAC 地址的映射，
此时主机 A 通过广播的方式发送 ARP 请求分组，主机 B 收到该请求后会发送 ARP 响应分组给主机 A 告知其 MAC 地址，
随后主机 A 向其高速缓存中写入主机 B 的 IP 地址到 MAC 地址的映射。

ARP协议作用

连接网络所使用的中间设备

物理层中继系统：
转发器(repeater)。
数据链路层中继系统：
网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统：
路由器(router)。
网桥和路由器的混合物：
桥路器(brouter)。
网络层以上的中继系统：
网关(gateway)。

虚拟专用网***

通过一个公用网络，建立一个临时的，安全的连接：
以安全的方式通过公共互联网远程访问企业资源。
网络互联。
安全连接企业内部网络计算机。

网络地址转换NAT

将内部网络私有IP地址翻译成合法的公用IP地址。
转换类型：
静态地址转换：内部地址与全局地址一一对应
动态地址转换：路由器设置一个NAT池，每当有转换需求，动态分配。但全局地址被全部占用，会造成网络联通问题。