互联网路由选择协议：IGP与EGP详解

网络层是计算机网络中的关键层次，它负责处理网络中的路由选择、网络互连、拥塞控制以及为上层应用提供服务。这一章详细介绍了互联网路由选择协议的两大类别：内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。 1. **内部网关协议 (IGP)**: 主要用于自治系统（AS）内的路由选择，如RIP（Routing Information Protocol）和OSPF（Open Shortest Path First）。IGP协议如RIP基于距离矢量算法，通过逐跳转发来寻找最短路径，而OSPF则是链路状态路由协议，通过构建全网络拓扑图来决定最佳路径。 2. **外部网关协议 (EGP)**: 当数据包需要跨越不同自治系统时，EGP如BGP-4（Border Gateway Protocol version 4）就发挥作用。BGP是一种距离矢量协议，但与IGP不同，它在AS之间交换路由信息，并负责跨域路由决策。 3. **IP服务类型**: 网络层提供两种基本服务：面向连接的服务和无连接的服务。尽管曾经存在争议，但现代IP协议通常采用无连接服务模型，这意味着发送方不需预先建立连接，而是将数据分组独立发送，接收方根据分组头部的地址信息进行转发。 4. **IP地址与网络结构**: IP地址和硬件地址（MAC地址）是网络通信的关键标识。IP地址（如分类地址和无分类编址CIDR）用于逻辑寻址，而硬件地址用于物理层通信。理解这两种地址的转换过程（如ARP和RARP）至关重要。 5. **路由选择协议**: 如ICMP（Internet Control Message Protocol），它是IP层的一部分，用于错误检测和控制消息。例如，ICMP报文种类包括时间戳请求、路径重定向等，有助于网络维护和诊断。此外，本章还讨论了路由选择协议的基本概念，如度量、路由表更新和路由收敛。 6. **子网划分与超网**: 划分子网可以提高网络效率，如通过子网掩码实现，同时允许使用无分类编址CIDR（Classless Inter-Domain Routing）简化地址分配。子网划分后，路由器可以根据子网信息更精确地转发数据包。 7. **多播与虚拟专用网 (MPLS)**: IP多播支持单播数据流向多个目的地广播，而VPNs（Virtual Private Networks）提供私有网络的功能，通过NAT（Network Address Translation）隐藏内部网络的细节，增强网络安全性。 8. **网络连接方式**: 本章涵盖了各种网络连接场景，如局域网（LAN）之间的互连、LAN与广域网（WAN）的连接，以及复杂的多层连接架构，涉及不同层次的设备如集线器、桥接器、路由器和传输网关。 网络层的知识点包括了路由选择策略、IP地址体系、协议间的交互以及网络连接的实现方式，这些都对于理解和设计现代互联网基础设施至关重要。