网络层

• 网络层是 OSI 模型的第三层。
• 它处理来自传输层的服务请求，并进一步将服务请求转发到数据链路层。
• 网络层将逻辑地址转换为物理地址。
• 它确定从源到目的地的路由，并管理诸如交换、路由等流量问题，并控制数据包的拥塞。
• 网络层的主要作用是将数据包从发送主机移动到接收主机。

网络层执行的主要功能是：

• 路由：当数据包到达路由器的输入链路时，路由器会将数据包移动到路由器的输出链路。例如，从 S1 到 R1 的数据包必须转发到通往 S2 路径上的下一个路由器。
• 逻辑寻址：数据链路层实现物理寻址，网络层实现逻辑寻址。逻辑寻址还用于区分源系统和目标系统。网络层在数据包中添加一个包含发送方和接收方逻辑地址的报头。
• 互联网络：这是网络层的主要作用，它提供不同类型网络之间的逻辑连接。
• 分段：分段是将数据包分解成通过不同网络传输的最小独立数据单元的过程。

转发与路由

在网络层，路由器用于转发数据包。每个路由器都有一个转发表。路由器通过检查数据包的报头字段，然后使用报头字段的值作为索引来查找转发表，从而转发数据包。转发表中与报头字段值对应的值指示数据包要转发到的路由器的出站接口链路。

例如，一个报头字段值为 0111 的数据包到达路由器，然后路由器将此报头值索引到转发表中，转发表确定输出链路接口为 2。路由器将数据包转发到接口 2。路由算法确定插入转发表中的值。路由算法可以是集中式的，也可以是分散式的。

网络层提供的服务

• 保证交付：此层提供的服务保证数据包将到达其目的地。
• 带有时延限制的保证交付：此服务保证数据包将在指定的主机到主机时延限制内交付。
• 按序数据包：此服务确保数据包按发送顺序到达目的地。
• 保证最大抖动：此服务确保发送方两次连续传输之间的时间量等于它们在目的地接收之间的时间。
• 安全服务：网络层通过在源主机和目标主机之间使用会话密钥来提供安全性。源主机中的网络层加密发送到目标主机的数据报负载。目标主机中的网络层将解密负载。通过这种方式，网络层维护数据完整性和源认证服务。