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网络层提供的两种服务

1. 面向连接的虚电路服务

其思想是可靠通信通过网络来保证，在网络层进行建立连接，建立完后通信双方沿着建立的虚电路发送分组，每个分组使用短的虚电路号标记（构成虚电路的每一段链路都有一个虚电路编号），属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发，因为整个过程虚电路只有一条，分组总是顺序到达终点。如果通信方式再使用可靠数据传输的网络协议，就能使方式的分组最终正确到达接收方。通信结束后需要释放建立的虚电路

2. 无连接的数据报服务

其思想是，可靠通信通过用户主机来保证。因为是无连接的，每个分组都有终点的完整地址，且每个分组可走不同的路由，分组也不一定个按序到达目的主机。在这个过程中很难去实现可靠数据传输，所以服务质量的保证很难去实现

路由选择协议概述

静态路由选择：

由人工配置的网络路由、默认路由、特定主机路由、黑洞路由等。这种配置方式简单、开销小但是不能及时适应网络状态的变化，一般只在小规模网络中

动态路由选择：

通过路由选择协议自动获取路由信息，能较好的适应网络状态的变化

特点：

1. 自适应：动态路由选择，能较好的适应网络状态的变化
2. 分布式：路由之间交换路由信息
3. 分层次：将整个网络划分为许多较小的自治系统AS(Autonomous System)

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自治系统：

自治系统内的路由选择为域内路由选择，自治系统间的路由选择为域间路由选择;

域间路由选择使用外部网关协议EGP这个类别的路由选择协议，而域内路由选择使用内部网关协议IGP这个类别的路由选择协议。

因为早期因特网没有路由器，使用的是网关，所以是只是路由选择的分类名称。现在具体为外部路由协议ERP；。自治系统间使用的外部网关协议为边界网关协议BGP。

一个自治系统内使用的内部网关协议与其他的自治系统无关，例如一个AS使用的内部网关协议为路由信息协议RIP，另一个AS可以是开放式最短路径优先OSPF协议；

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常见的路由选择协议：

1. 内部网关协议IGP：
   1. 路由信息协议RIP：基于距离向量，在因特网中最早使用
   2. 内部网关路由协议IGRP
   3. 增强型内部网关路由协议EIGRP
   4. 开放式最短路径优先OSPF：基于链路状态，在各种网络中广泛使用，集化成IS-IS是ISP骨干网上最常用的IGP协议
   5. 中间系统到中间系统IS-IS
2. 外部网关协议EGP：
   1. 边界网关协议BGP

转发表是从路由表得出，路由表形式（目的网络，下一跳，路由条目类型）

路由选择标准

1. 跳数：经过节点数量的多少，越小越好
2. 地理距离：越小越好
3. 带宽：传输速度，越大越好
4. 负载：传输数据的量，越小越好
5. 通信成本：越小越好
6. 延迟：通信需要的时间，越小越好

静态路由配置

直连路由：接口与目的网络直连，下一条不是路由器地址而是接口，（目的网络，接口，直连）

静态路由的配置：如果路由器R1向R2的所连的目的网络转发IP数据报，R1的下一跳应该转发给R2，但是R1的路由表中无法自动计算出该目的网络的路由条目，所以需要我们手动配置到达该目的网络的路由条目，也就是（目的网络，接口0的网络地址，静态），其中R1的接口1向R2的接口0进行转发，该路由条目类型是静态路由

默认路由：是对IP数据包中的目的地址找不到存在的其他路由时，路由器所选择的路由。对于路由器中相同下一跳的不同目的网络，用默认路由替代，目的网络为0.0.0.0/0，下一跳为转发到该目的网络所连接的路由器的接口的网络地址（0.0.0.0/0，接口0的网络地址，静态），其中R1的接口1向R2的接口0进行转发。举个例子：如果R1想要转发IP数据报给包含众多网络的因特网，人工一条条配静态路由是不可能的，我们可以直接配到这个因特网默认路由，对于到该因特网的数据报，直接转发给默认路由就是了

特定主机路由：路由器R1向R2中的某个特定主机的路由条目，R1接口1与R2接口0连接，形式为（特定主机的网络地址，接口0的网络地址，静态）

路由环路问题

产生原因：

1. 路由条目的下一条错误配置成其他路由的接口；例如有路由器R1-R2-R3连接着；R2向R1的某个目的地址转发数据报，在R2的路由表根据目的地址找出下一跳，但是R2的路由条目的错误配置成R3的接口，则R2向R3转发，R3在自己的路由表查到要转发到R1的目的地址，首先要将数据报转发给R2，这样数据报又回到了R2，R2又转发给R3，如此便形成了R2->R3->R2的环路
2. 聚合了不存在的网络：假如路由器R1-R2相连，R1连着多个网络，R2的路由条目中目的地址对R1的网络进行路由聚合，如果R2的目的地址聚合了不存在的路由，如果R2要转发IP数据报给不存在的网络时，在R2的路由表中找到了聚合路由对应路由器R1的接口为下一跳，这样R2就会向R1转发给数据报，数据报到达R1后，R1进行查表转发，但是数据报的目的地址并不存在，所以R1会向默认路由转发数据报，R1的默认路由为R2，R2收到该数据报后，又转发给R1，所以形成了R2->R1->R2的环路
3. 网络故障导致的路由环路问题：假如路由器R1-R2相连，如果R1某个接口所直连的网络出现故障而不可达，R1的路由表会自动删除到达该目的地址的路由条目，之后R2向R1的该故障网络转发数据报，数据报到达R1后，由于找不到该目的网络，所以向默认路由也就是R2转发数据报，R2收到数据报后，又会向R1转发，这样就形成了R2->R1->R2的环路

解决方法：

1. 对于问题1，只需要在IP数据报设置TTL字段，每次进入路由器TTL-1，只要TTL=0，如果还没到达目的网络，丢弃
2. 对于问题2，添加对于聚合了不存在的网络的黑洞路由，即下一条为null0，null0为路由器的虚拟接口，目的地址为被聚合的不存在的目的地址时，查表向null0转发数据报，也就是丢弃了该数据报，因为最长匹配原则，查表转发不会匹配到聚合路由的地址，而是匹配到黑洞路由的地址
3. 对于问题3，在R1的路由表中，添加该故障网络的黑洞路由，R1收到该数据报后会匹配到黑洞路由，则该数据报会进入黑洞，即被丢弃，如果故障网络好了，配置的黑洞路由自动失效，路由器重新自动算出新的直连路由条目，如果又故障了，之前配置的黑洞路由又自动生效