计算机网络之网络层
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03网络层
在网上看到其他人做了相关笔记，就不再多余写了，直接参考着学习吧。
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详解网络层-网络层概述和编址【王道计算机网络笔记】_wx63088f6683f8f的技术博客_51CTO博客
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详解网络层-网络层协议【王道计算机网络笔记】_wx63088f6683f8f的技术博客_51CTO博客
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本小节后续内容可直接观看原视频，或者查看网友的这篇笔记：【王道·计算机网络】第四章 网络层_王道计算机网络_啊有礼貌的博客-CSDN博客
基本功能
网络层是TCP/IP协议栈中非常关键的一层，它位于传输层和链路层之间，负责将数据从源主机发送到目标主机。
它的核心任务可以用一句话概括：“端到端的 packet 转发与路由”。下面详细拆解它的五大基本功能。
一、核心功能：路由与转发
这是网络层最本质的工作，可以理解为选路和送信两个动作。
路由：决定“哪条路走”。路由器通过路由协议（如OSPF、BGP）计算并维护一张路由表。当收到一个数据包时，路由器会根据数据包的目的IP地址，查询路由表，决定从哪个接口（即哪条路）发出去。
转发：实际“走路”。当一个数据包到达路由器的一个接口时，路由器将其从计算出的最佳出口接口发送出去，这个动作就是转发。
举例：你在北京（源IP）想寄一封信到上海（目的IP）。邮局系统（网络层）会规划路线：从北京分拣中心 -> 京沪高速 -> 上海分拣中心。这个规划路线的过程就是路由；而信在各站点间实际传递的过程就是转发。
二、连接异构网络
网络层的另一个重要职责是屏蔽底层网络的差异。互联网由无数种不同类型的物理网络组成，比如以太网、Wi-Fi、4G/5G、光纤等，它们的寻址方式和帧格式各不相同。
问题：源主机可能在一个以太网上，而目标主机在一个Wi-Fi网络上，这两种网络的寻址方式和最大传输单元（MTU）可能完全不同。
解决：网络层使用统一的 IP地址和 IP数据包格式。无论底层是什么网络，数据都被封装成统一的IP包进行传输。路由器在转发时，负责解封装和重新封装，以适应不同链路层的要求。
三、逻辑寻址（统一地址体系）
链路层使用MAC地址（物理地址），它像一个身份证号，出厂即固化，只能在本地网络（局域网）内有效。
网络层引入了IP地址（逻辑地址），它像一个邮政地址，可以根据你在哪里进行分配和改变。
作用：IP地址提供了一个全局统一的寻址方案，使得数据可以跨越不同网络，从一台主机发送到地球上任何一台连接了互联网的主机。
好处：当主机移动或网络拓扑变化时，只需更改其IP地址即可，无需更换网卡。
四、分组封装与解封装
发送端：网络层将上层（传输层）的数据（如TCP的segment）封装成一个 IP数据包。它会加上一个IP头部，其中包含源IP地址、目的IP地址、TTL（生存时间）等重要控制信息。
接收端：目标主机的网络层收到IP数据包后，会检查头部，确认无误后，将头部剥离，把剩下的数据部分交给上层（传输层）处理。
五、拥塞控制与流量控制（辅助功能）
与TCP的端到端流量控制不同，网络层也提供一些辅助性的拥塞管理机制，但这部分功能相对较弱，主要依赖于上层协议。
拥塞控制：当路由器发现网络中的数据流量过大，超出其处理能力时，它可以主动丢弃一些数据包。通过丢包行为，间接通知发送端降低发送速率（TCP会响应丢包）。
流量控制：网络层本身没有强制的流量控制机制。它主要依赖上层（如TCP的滑动窗口）来匹配收发双方的速率。
功能总结表
功能 核心作用 关键技术/概念 所在层