6.4 网络层
网络层提供路由和寻址的功能，使两终端系统能够互连且决定最佳路径，并具有一定的拥塞控制和流量控制的能力。
6.4.1 网络层的服务
打包数据
接收传输层的数据，并加上网络层头。
网络层头包含源地址，目标地址以及其它信息。
数据包传输
网络层提供的是尽力而为的不可靠传输。
网络层的传递是无连接的。路由
从源到目的地有不止一条路线，网络层的责任是在这些可能的路线中，根据一些特定的策略找到最优路线。
拥有网络层功能的设备
路由器（Router）
三层交换机（Layer 3 Switch）
路由举例：不同的数据包传输路径
6.4.2 网络层协议
网际协议（IP）
IP是在TCP/IP协议族中网络层的主要协议，任务是仅仅根据源主机和目的主机的地址传送数据。
现有两类主要版本：IPv4和IPv6。
在IP协议中用来标记每个设备和互联网之间的连接标识符叫做网络地址或IP地址。IPv4地址是32位的二进制地址。
IP地址表示法有二进制表示法，点分十进制法和十六进制表示法。
IP地址
IP地址构成：网络号+主机号
IP地址可以分成如下几类
A，B，C类地址范围
n 表示该二进制位是网络位，H 表示该二进制位是主机位
A类地址（范围：0~127）
0. 0. 0. 0 = 00000000.00000000.00000000.00000000
127.255.255.255 = 01111111.11111111.11111111.11111111
0nnnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH
B类地址（范围：128~191）
128. 0. 0. 0 = 10000000.00000000.00000000.00000000
191.255.255.255 = 10111111.11111111.11111111.11111111
10nnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH
C类地址（范围：192~223）
192. 0. 0. 0 = 11000000.00000000.00000000.00000000
223.255.255.255 = 11011111.11111111.11111111.11111111
110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH
保留地址
- 网络保留，这些网段在专用网络之外不可路由，专用网络之内的主机也不能直接与公共网络通信。
10.0.0.0~10.255.255.255 172.16.0.0~172.31.255.255 192.168.0.0~192.168.255.255 环路地址
地址块127.0.0.0/8被保留作环回通信用。主机号保留
主机号全为0：网络识别码 主机号全为1：广播地址
子网掩码
用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的网络地址以及哪些位标识的是主机地址的位掩码。
掩码由连续的1和连续的0组成。
通常情况下，子网掩码的表示方法和地址本身的表示方法是一样的。
IP地址：192.168.1.1，掩码：255.255.255.0
无类别域间路由（CIDR）表示法，在地址后加上一个斜杠以及网络掩码的二进制表示法中“1”的位数
192.168.1.1/24
子网掩码和IP地址进行逐位的“与”运算（AND）即得出网络地址。
掩码举例：一个C类网段192.168.1.0，若分为4个子网，掩码和各个子网IP段分别为多少？
4个子网，因为2*2=4，所以需要在原有网络号位数上增加2位。
C类网络原掩码为255.255.255.0，其中24位为网络号，增加2位之后为26位，子网掩码为：255.255.255.192
各个子网IP段分别为192.168.1.0，192.168.1.64，192.168.1.128，192.168.1.192
每个子网主机数目为256/4-2=62
IPv4数据报
IP协议使用的数据包叫做数据报。
头的长度为20~60字节，包含路由和传递时必要的信息。
IPv6协议
随着互联网用户的急速增长，IPv4协议的地址快速耗尽。主地址池在2011年2月3日耗尽。
解决方案是迁移至IPv6，IPv6的地址长度从IPv4的32位增长到了128位。
通常采用冒号十六进制法表示。
