OSI第3層：網(wǎng)絡(luò)層
第 3 層使用了四個(gè)基本過程：
1） 編址；（IP地址）
2） 封裝；（源IP地址和目的IP地址）
3） 路由；（數(shù)據(jù)包選擇路徑并將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的主機(jī)）
4） 解封。（網(wǎng)絡(luò)層解封該數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包中包含的第 4 層 PDU 向上傳 送到傳輸層的相應(yīng)服務(wù)。）
網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：
1) 在傳送用戶數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)層執(zhí)行的協(xié)議包括：
2) Internet 協(xié)議第四版 (IPv4)
3) Internet 協(xié)議第六版 (IPv6)
4) Novell 互聯(lián)網(wǎng)分組交換協(xié)議 (IPX)
5) AppleTalk
6) 無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù) (CLNS/DECNet)
IPv4 的基本特征是：
1) 無連接 - 發(fā)送數(shù)據(jù)包前不建立連接。(無連接的意思就是：PC-A給PC-B發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，事先不和PC-B打招呼。如果數(shù)據(jù)包抵達(dá)目的順序出現(xiàn)錯(cuò)誤，就只能靠上層服務(wù)來解決。)
2) 盡力（不可靠）- 不使用任何開銷來保證數(shù)據(jù)包送達(dá)。（IP 不具備管理和恢復(fù)未送達(dá)數(shù)據(jù)包或已損壞數(shù)據(jù)包的功能。）
3) 介質(zhì)無關(guān)性 - 其運(yùn)作與傳送數(shù)據(jù)的介質(zhì)無關(guān)。
IPV4數(shù)據(jù)包報(bào)頭：
本課程將考慮以下 6 個(gè)關(guān)鍵字段：
1) IP 源地址（IP 源地址字段包含一個(gè) 32 位二進(jìn)制值，代表數(shù)據(jù)包源主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址。）
2) IP 目的地址（IP 目的地址字段包含一個(gè) 32 位二進(jìn)制值，代表數(shù)據(jù)包目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址。）
3) 生存時(shí)間 (TTL)（生存時(shí)間 (TTL) 是一個(gè) 8 位二進(jìn)制值，表示數(shù)據(jù)包的剩余“壽命”。數(shù)據(jù)包每經(jīng)一個(gè)路由器（即每一跳）處理，TTL 值便至少減一。當(dāng)該值變?yōu)榱銜r(shí)，路由器會(huì)丟棄數(shù)據(jù)包并從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量中將其刪除。此機(jī)制可以防止無法到達(dá)其目的地的數(shù)據(jù)在路由環(huán)路中的路由器之間無限期轉(zhuǎn)發(fā)。）
4) 服務(wù)類型 (QoS)（服務(wù)類型字段包含一個(gè) 8 位二進(jìn)制值，用于確定每個(gè)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)別。也就是說優(yōu)先處理誰的路由）
5) 協(xié)議 （此 8 位二進(jìn)制值表示數(shù)據(jù)包傳送的數(shù)據(jù)負(fù)載類型，網(wǎng)絡(luò)層參照協(xié)議字段將數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的上層協(xié)議。）
6) 片偏移量（片偏移量字段用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)片在重建時(shí)的放置順序。也就是重組數(shù)據(jù)包）
更多片 (MF) 標(biāo)志是標(biāo)志字段中的一個(gè)位，與片偏移量共同用于數(shù)據(jù)包的分片和重建。如果設(shè)置了更多片標(biāo)志位，則表示這并非數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)數(shù)據(jù)片。當(dāng)接收方主機(jī)收到 MF = 1 的數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)檢查片偏移量以便了解此數(shù)據(jù)片在重建的數(shù)據(jù)包中應(yīng)放置的位置。當(dāng)接收方主機(jī)收到 MF = 0 且片偏移量中的值非零的幀時(shí)，會(huì)將該數(shù)據(jù)片作為重建的數(shù)據(jù)包的最后一部分放置。未分片數(shù)據(jù)包的分片信息全部為零（MF = 0，片偏移量 =0）。
不分片 (DF) 標(biāo)志是標(biāo)志字段中的一個(gè)位，表示不允許對(duì)數(shù)據(jù)包分片。如果設(shè)置了不分片標(biāo)志位，則表示不允許對(duì)此數(shù)據(jù)包分片。如果路由器必須對(duì)數(shù)據(jù)包分片后才能將其向下傳送到數(shù)據(jù)鏈路層但 DF 位卻設(shè)置為 1，則該路由器將丟棄此數(shù)據(jù)包。
IPv4 報(bào)頭的其它字段
版本 - 包含 IP 版本號(hào) (4)
報(bào)頭長(zhǎng)度 (IHL) - 指定數(shù)據(jù)包報(bào)頭的大小。
數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 - 此字段以字節(jié)為單位，提供了包括報(bào)頭和數(shù)據(jù)在內(nèi)的整個(gè)數(shù)據(jù)包的大小。
標(biāo)識(shí) - 此字段主要用于唯一標(biāo)識(shí)原始 IP 數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)片。
報(bào)頭校驗(yàn)和 - 校驗(yàn)和字段用于對(duì)數(shù)據(jù)包報(bào)頭執(zhí)行差錯(cuò)校驗(yàn)。
選項(xiàng) - IPv4 報(bào)頭中為提供其它服務(wù)另行準(zhǔn)備了一些字段，但這些字段極少使用。
網(wǎng)絡(luò)的劃分依據(jù)包括以下因素：(優(yōu)點(diǎn)就是增加了安全性、方便了管理、減少?gòu)V播域的大小。)
1) 地理位置;
2) 用途;
3) 所有權(quán).
什么是分層編址：
Pv4 地址具有由兩個(gè)部分組成：第一部分標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，第二部分則標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)。這兩部分對(duì)于完整的 IP 地址缺一不可。
IPv4 地址被劃分為八個(gè)位一組（二進(jìn)制八位數(shù)）的四組。將每個(gè)二進(jìn)制八位數(shù)轉(zhuǎn)換為其十進(jìn)制數(shù)值后，完整的地址可以寫作四個(gè)十進(jìn)制數(shù)值，并用點(diǎn)號(hào)加以分隔。
例如 192.168.18.57
如圖所示，此例中的前三個(gè)二進(jìn)制八位數(shù) (192.168.18) 可以標(biāo)識(shí)該地址的網(wǎng)絡(luò)部分，最后一個(gè)二進(jìn)制八位數(shù) (57) 標(biāo)識(shí)主機(jī)。
這就是分層編址 — 網(wǎng)絡(luò)部分表明了每個(gè)唯一的主機(jī)地址位于哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。路由器只需知道如何到達(dá)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而不需要知道每臺(tái)主機(jī)的位置。
地址中用作網(wǎng)絡(luò)部分的位數(shù)稱為前綴長(zhǎng)度。
路由表中的路由有三個(gè)主要特點(diǎn)：
1) 目的網(wǎng)絡(luò)
2) 下一跳
3) 度量
路由是精確匹配的：
什么叫精確匹配，例如前往 10.1.1.55 的數(shù)據(jù)包，其路由選擇的優(yōu)先順序?qū)⑹牵?br>1. 10.1.1.0
2. 10.1.0.0
3. 10.0.0.0
4. 0.0.0.0（如果配置了此默認(rèn)路由，0.0.0.0就是指所有網(wǎng)絡(luò)。）
5. 丟棄
路由器處理數(shù)據(jù)包的過程：
1） 路由器收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后刪除第2層封裝；
2） 提取目的IP地址；
3） 檢查路由表中是否有匹配條目；（無匹配則丟棄）
4） 在路由表中找到此網(wǎng)絡(luò)；
5） 重新封裝數(shù)據(jù)包；
6） 將數(shù)據(jù)包發(fā)送到那個(gè)網(wǎng)絡(luò)去。
靜態(tài)路由：需要手工在路由器上配置目的網(wǎng)絡(luò)的下一條地址，缺點(diǎn)維護(hù)復(fù)雜。
動(dòng)態(tài)路由：路由器動(dòng)態(tài)共享其路由協(xié)議所依據(jù)的規(guī)則集，就是把自己的路由表共享給鄰居 ，（缺點(diǎn)就是：交換路由信息增加了消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬的開銷）
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