网络层与IP协议详解：第3版计算机网络基础教程

"《计算机网络基础教程第3版》详细阐述了网络层的重要概念和IP协议，包括网络层的功能、IP协议的使用、网络互连与网络地址转换，以及IPv6的相关内容。" 网络层是计算机网络的核心部分，位于OSI参考模型的第三层，它的主要任务是负责数据在不同网络之间的传输，处理路由选择和数据包转发。网络层通过通信子网实现广域网间的通信，并且需要解决路由选择问题，确保数据能够正确、高效地送达目的地。网络层提供了两种服务模式：面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务。 虚电路服务强调预先建立连接，传输数据前需要进行连接建立，数据传输过程中保持连接状态，结束后再拆除连接，保证数据的顺序传输。这种方式适合需要稳定带宽和低延迟的应用，如电话通信。 数据报服务则无需预先建立连接，每个数据包独立发送并携带完整的路由信息，可以根据当前网络状况选择最佳路径，具有较好的灵活性和容错性。但是，数据报服务不保证数据包的顺序到达，也不保证服务质量，适用于突发性、对实时性要求不高的数据传输。 IP协议是网络层的关键协议，它定义了数据包（IP数据报）的结构和路由规则。IP协议在互联网中起着核心作用，确保数据可以在不同的网络之间正确传递。IP地址是网络层识别主机的主要标识，分为IPv4和IPv6两个版本。IPv4地址由32位二进制组成，通常表示为点分十进制格式，如192.168.0.1。由于地址空间的限制，IPv4已无法满足日益增长的联网设备需求，因此出现了IPv6，其地址长度扩展至128位，极大地增加了可用地址数量。 网络互连涉及路由器等设备，它们负责根据IP协议来决定数据包的转发路径。路由器根据路由表进行决策，路由表可以动态更新，以适应网络流量和拓扑结构的变化。此外，网络层还需要处理拥塞控制问题，当网络资源（如链路容量、节点缓存）需求超过供给时，会采取策略限制数据流入，防止网络性能严重下降。 网络地址转换（NAT）是解决IP地址短缺的一种方法，通过将私有IP地址与公有IP地址进行映射，使得内部网络的设备可以与外部网络通信。而IPv6作为下一代互联网协议，除了提供海量地址空间外，还改进了路由效率，支持更灵活的寻址和更好的安全特性。 本教程深入讲解了网络层的关键概念和IP协议的工作原理，对于理解计算机网络的运作机制具有重要意义，是学习网络原理和TCP/IP协议族的基础。