无连接服务：不事先为分组的传输确定传输路径，每个分组独立确定传输路径，不同分组传输路径可能不同。（数据报服务）
连接服务：首先为分组的传输确定传输路径（建立连接），然后沿该路径（连接）传输系列分组，系列分组传输路径相同，传输结束后拆除连接。
地址解析协议ARP网际控制报文协议ICMP网际组管理协议IGMP中间设备又称为中间系统或中继设备
IP地址就是给每个连接在互联网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。
表示方法
每一类地址都由两个固定长度的字段组成：
网络号net-id：标志主机（或路由器）所连接到的网络主机号host-id：标志该主机（或路由器）一个IP地址在整个互联网范围内式唯一的。
各类IP地址的网络号字段和主机号字段：
一般不使用的特殊IP地址
不同网络的两个主机通信时，IP数据报的源地址和目的地址是不会改变的；但MAC帧首部的地址是会发生变化的。如下：
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。
不管网络层使用的是什么协议，在实际网路的链路上传送数据时，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，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APR高速缓存中查看有无主机B的IP地址。 如果没有，APR进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组，收到ARP响应分组后，将得到的IP地址到硬件地址的映射写入ARP高速缓存。
ARP请求分组：包含发送方硬件地址、发送方IP地址、目标方硬件地址（未知时填0）、目标方IP地址。
本地广播ARP请求：路由器不转发ARP请求
ARP响应分组：包含发送方硬件地址、发送方IP地址、目标方硬件地址、目标方IP地址。
ARP分组封装在物理网络的帧中传输
存放最近获得的IP地址到MAC地址的绑定，以减少ARP广播的数量。
同一个局域网 上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。就通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组很转发给下一个网络。剩下的工作就有下一个网络来做。发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件地址。发送方是主机，要把IP数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。发送方是路由器，要把IP数据报转发到本网络上的一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件地址。发送方是路由器，要把IP数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用ARP 找到本网络上另一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。版本：占4位，指IP协议的版本（IPv4、IPv6）首部长度：占4位，可表示的最大数值是15个单位（一个单位为4个字节），因此IP的首部长度的最大值是60字节。区分服务：占8位，用来获取更好的服务总长度：占16位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535字节。总长度必须不超过最大传送单元MTU标识：占16位，它是一个计数器，用来产生IP数据报的标识标志：占3位，目前只有前两位有意义 片偏移：占13位，较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位。计算：分片的起始地址/8。生存时间TTL：占8位，指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。协议：占8位，指出此数据报携带的数据使用何种协议。首部检验和：占16位，只检验数据报的首部，不检验数据部分。源地址和目的地址：都各占4字节基于目的主机所在的网络，但在大多数情况下都允许有这样的特例，即为特定的目的主机指明一个路由。从主机号借用若干个位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干位。
注：不同的子网掩码得出相同的网络地址。但不同的掩码的效果是不同的。
在划分子网的情况下，从IP地址却不能唯一地得出网络地址来，这是因为网络地址取决于那个网络所采用的子网掩码，但数据报的首部并没有提供子网掩码的信息。故分组转发的算法也必须做响应的改动。
目的IP地址D子网掩码和D逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。否则就是间接交付，执行（3）特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行（4）子网掩码和D逐位相“与”。若结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给改行指明的下一跳路由器；否则，执行（5）默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（6） 使用变长子网掩码VLSM可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR。
IP地址从三级编址（使用子网掩码）又回到 了两级编址 CIDR使用“斜线记法”，又称为CIDR记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数**（这个数值对应于三级编址中子网掩码中1的个数）**。例如：220.78.168.0/24。
网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”2^12个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是12位）。 常用的CIDR地址块
路由聚合:一个CIDR地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。
构成超网“掩码”这一词（但不叫子网掩码）/20地址块，他的掩码是20个连续的1.斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。不超过23位的CIDR地址块都包含了多个C类地址，这些C类地址合起来就构成了超网。CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂。而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。最长前缀匹配。最长匹配或最佳匹配。为了进行更加有效的查找，通常是将无分类编址的路由表存放在一种层次的数据结构中，然后自上而下地按层次进行查找。最常用的就是二叉线索。ICMP的作用:为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功的机会，在网际层使用网际控制报文协议ICMP种类:ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。有四种：
分类：回送请求和回答报文、时间戳请求和回答报文。
静态路由选择策略：即非自适应路由选择，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。动态路由选择策略：即自适应路由选择，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。a互联网采用分层次的路由选择协议的原因：
b、自治系统AS（Autonomous System)
自治系统AS的定义：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种AS内部的路由器选择协议和共同的度量以确定分组在该AS内的路由，同时还使用一种AS之间的路由选择协议用以确定分组在AS之间的路由。重要的是一个AS对其他AS表现的是一个单一的和一致的路由选择策略。
- 应当把“路由器”和“网关”看作是同义词
- IGP和EGP是协议类别的名称
分布式的、基于距离向量的路由选择器协议RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。直接连接的网络的距离定义为1。非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1。“跳数”，因为每经过一个路由器，跳数就加1。最短距离”。最多只能包含15个路由器“距离”的最大值为16时即相当于不可达。可见RIP只适用于小型互联网RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由刚刚开始工作时，只知道到直接连接的网络的距离（此距离定义为1）。它的路由表是空的。收敛过程较快。“收敛”就是在自治系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过程。一个路由表更新的例子：
RIP2具有简单的鉴别功能
当网络出现故障时，要经过比较长的时间（例如数分钟）才能将此消息传送给所有的路由器。
A、优点：
B、缺点：
洪泛法链路状态：就是说本路由器都和哪些路由器相邻，以及该路由器的“度量”。区域：为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围。叫做区域。好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。层次结构的区域划分，在上层的区域叫做主干区域（backbone area）作用是用来连通其他在下层的区域。主干路由器：R3R4R5R6R7,在主干区域内的路由器。区域边界路由器：R3R4R7OSPF不用UDP而是直接用IP数据报传送。多路径间的负载平衡：如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，那么可将通信量分配给这几条路径。BGP发言人“（BGP speaker）TCP连接，然后在此连接上交换BGP报文以建立BGP会话（session），利用BGP会话交换路由器信息。邻站（neighbor）或对等站（peer）要到达某个网络所要经过的一系列AS。自治系统数的量级，这要比这些自治系统中的网络数少很多。BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器，以及到达该目的网络所要经过的各个自治系统序列。注：这里的端口就是硬件接口
注：路由表是根据路由选择算法得出的，而转发表是从路由表得出的。
路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。
共享的总线直接传送到合适的输出端口，而不需要路由选择处理机的干预。互连网络无连接的传送，但将协议数据单元PDU称为分组。IP多播的目的：更好地支持一对多通信。 IP多播：在互联网上进行多播就叫做IP多播。多播路由器：能够运行多播协议的路由器。当然也可以转发普通的单播IP数据报。多播IP地址。多播组的标识符。多播组的标识符就是IP地址中的D类地址（多播地址）网际组管理协议IGMP：为了使路由器知道多播组成员的信息。多播路由选择协议：连接在局域网上的多播路由器还必须和互联网上的其他多播路由协同工作，以便把多播数据报用最小代价传送给所有的组成员。IGMP是整个网际协议IP的一个组成部分，IGMP使用IP数据报传递其报文。
多播路由选择协议在转发多播数据报时使用三种方法：
反向路径广播RPB的策略本地地址：仅在机构内部使用的IP地址，可以由本机构自行分配，而不需要向互连网的管理机构申请。全球地址：全球唯一的IP地址，必须向互连网的管理机构申请。产生的问题：在内部使用的本地地址就有可能和互联网中某个IP地址重合，这样就会出现地址的 二义性问题。
解决：RFC1918指明了一些专用地址。
专用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。
在互联网中的所有路由器，对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发
三个专用IP地址块：
专用网：采用上述的专用IP地址的互连网络称为 专用互连网 或 本地互联网。更简单一点叫专用网。可重用地址：因为这些专用地址仅在本机构内部使用。专用IP地址也叫作可重用地址。虚拟专用网VPN：利用公用的互联网作为本机构各专用网之间的通信载体，这样的专用的网又称为虚拟专用网VPN。
**“专用网”是因为这种网络是为本机构的主机用于机构内部的通信，而不是用于和网络外非本机构的主机通信。“虚拟”**表示”好像是“，但实际上并不是，因为现在并没有真正使用通信专线，而VPN只是在效果上和真正的专用网一样。
a、用隧道技术实现虚拟专用网
在通过公用的互联网时，必须要对传送的数据进行加密。
内联网，表示部门A和B都是在同一个机构的内部。外部机构 共同建立的虚拟专用网VPN又称为 外联网远程接入VPN：可以满足外部流动员工访问公司网络的需求。问题：在专用网上使用专用地址的主机如何与互联网上的主机通信？使用网络地址转换NAT
NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和互联网连接。最多可以同时有n台主机接入到互联网。这样就可以使用专用网内较多数量的主机，轮流使用NAT路由器有限数量的全球IP地址。专用网内部的主机不能充当服务器用，因为互联网上的客户无法请求专用网内的服务器提供服务。可以看出，在内部主机与外部主机通信时，在NAT路由器上发生了两次地址转换：
- 离开专用网时：替换源地址，将内部地址替换为全球地址；
- 进入专用网时：替换目的地址吗，将全球地址替换为内部地址；
网络地址与端口号转换NAPT（network address and port translation），而不使用端口号的NAT就叫做传统的NAT（traditional NAT）多协议标记交换MPLS（multiprotocol label switching）
A、IP分组的转发
B、MPLS协议的基本原理
MPLS域：是指该域中有许多彼此相邻的路由器，并且所有的路由器都是支持MPLS技术的标记交换路由器LSR（label switching router）。但在这之前LSR需要使用路由选择功能构造转发表。C、MPLS的基本工作过程
标记分配协议LDP交换报文，并找出标记交换路径LSP。各LSR根据这些路径构造出分组转发表。入口结点把分组打上标记，并按照转发表将分组转发给下一个LSR。给IP数据报打标记的过程叫做分类（classification）。上述的这种“由入口LSR确定进入MPLS域后的转发路径”称为显示路由选择，它和互联网中通常使用的“每个路由器逐跳进行路由选择”有着很大的区别。
转发等价类就是路由器按照同样方式对待的分组的集合。“按照同样方式对待"表示：从同样接口转发到同样的下一跳地址，并且具有同样服务类别和同样丢弃优先级等。
标记。这就叫做标记对换（label swapping）
4. 当分组离开MPLS域时，MPLS出口结点把分组的标记去除。再以后就按照一般分组的转发方法进行转发。
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