网络层 第14课 网络层概述及主要协议
网络层应该向运输层提供“面向连接的服务”还是“面向无连接的服务”曾引起长期的争论。争论的焦点就是：在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责。
因特网采用的设计思路是：网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。
网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。
网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议：
地址解析协议 ARP
(Address Resolution Protocol)
逆地址解析协议 RARP
(Reverse Address Resolution Protocol)
网际控制报文协议 ICMP
(Internet Control Message Protocol)
网际组管理协议 IGMP
(Internet Group Management Protocol)
在这五大协议中网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，是最重要的因特?网标准协议之一。其他四个协议与IP协议配套使用，实现网络层数据传输工作。
网络互相连接起来要使用一些中间设备：
物理层中继系统：转发器(repeater)。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统：路由器(router)。
网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。
网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
地址解析协议 ARP与逆地址解析协议 RARP：
不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，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(ARP cache)，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 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。
逆地址解析协议 RARP 使只知道自己硬件地址的主机能够知道其 IP 地址。这种主机往往是无盘工作站。 因此 RARP协议目前已很少使用。
网际控制报文协议 ICMP：
为了提高 IP 数据报交付成功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)。ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP 不是高层协议，而是 IP 层的协议。ICMP 报文作为 IP 层数据报的数据，加上数据报的首部，组成 IP 数据报发送出去。
ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。ICMP 差错报告报文共有 5 种 ：
终点不可达
源点抑制(Source quench)
时间超过
参数问题
改变路由（重定向）(Redirect)
ICMP 询问报文有两种 ：
回送请求和回答报文
时间戳请求和回答报文
ICMP的应用举例：
PING 用来测试两个主机之间的连通性。
ipconfig用来查看网络设置。
网际组管理协议 IGMP：
为了使路由器知道多播组成员的信息，需要利用网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)。连接在局域网上的多播路由器还必须和因特网上的其他多播路由器协同工作，以便把多播数据报用最小代价传送给所有的组成员。这就需要使用多播路由选择协议。
IGMP 使用 IP 数据报传递其报文（即 IGMP 报文加上 IP 首部构成 IP 数据报），但它也向 IP 提供服务。IGMP 可分为两个阶段，第一阶段：当某个主机加入新的多播组时，该主机应向多播组的多播地址发送IGMP 报文，声明自己要成为该组的成员。本地的多播路由器收到 IGMP 报文后，将组成员关系转发给因特网上的其他多播路由器。第二阶段：因为组成员关系是动态的，因此本地多播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还继续是组的成员。只要对某个组有一个主机响应，那么多播路由器就认为这个组是活跃的。但一个组在经过几次的探询后仍然没有一个主机响应，则不再将该组的成员关系转发给其他的多播路由器
