OSI模型中的网络层

网络层是OSI模型中从底部开始的第三层。该层传输可变长度的数据序列，同时保持从源头到目的地以及从一个网络到另一个网络的服务质量。

该层处理许多链接，数据以数据包的形式表达。它执行的基本功能是路由，这意味着数据包在路由器的帮助下从一个网络传输到另一个网络以到达目的地。路由是为数据包从一个地方到另一个地方选择快速和可靠的最短路径的过程，这意味着该层确保数据包通过最佳路线传输。

OSI模型中网络层的功能

• 网络化： 它是通过使用中间设备如交换机、路由器、网关等来连接不同网络的过程，以转发数据包。
• 主机到主机的数据传输： 它也被称为源到目的数据传输或机器到机器的数据传输。网络层有责任将数据包从一个主机传输到另一个主机。它确保数据包到达正确的目标系统。
• 逻辑寻址： 发送方发送的数据包在头中包含源和目的地的IP地址，以便数据包能够顺利到达他们所期望的目的地。IP地址被用来识别网络中的设备。IP地址是两样东西的混合物。主机ID和网络ID。有许多网络、主机、机器或服务器，因此在标题中添加一个IP地址，可以识别数据包应该到达的正确主机。
• 路由： 它是为安全地将数据包从源主机传输到目的主机选择最佳路径的过程。在发送方和接收方之间有许多路由器，而路由是在这些路由器的帮助下完成的。数据包从一个路由器被路由到另一个路由器，然后根据头和转发表中的信息被路由到另一个路由器；因此，数据包到达目的地设备。有各种路由算法，这些算法是使用路由过程传输数据包所遵循的协议。
• 分片： 每个节点都有一个接收数据的容量大小。一个节点所能达到的最大容量被称为最大传输单元（MTU）。不同的节点可能有不同的容量。如果数据大小超过了最大传输单元（MTU），那么数据包就会被分解成碎片，这个过程被称为分片。之后，所有的碎片被发送到目标主机。分片是在网络层由路由器完成的。
• 打包： 它处理从上层收到的数据，并将其转换为数据包以到达目的地。如果数据包在源头被分割，那么网络层必须确保每个片段正确无误地到达目的地。
• 拥塞控制： 如果网络上的负载超过了网络的容量，就会导致拥塞，这也可以在网络层处理。拥塞控制是一种用于控制拥塞的技术，可以使用Leaky Bucket和Token Bucket算法来处理。按照Leaky Bucket算法，无论来自源主机的数据包的速度如何，数据包都会被扔进桶里，桶里的数据会以恒定的速度泄露，也就是说，在Leaky Bucket的帮助下，高流量被转化为恒定流量。另一方面，根据代币桶算法，代币被定期扔进桶里，如果桶达到最大容量，它就停止接收代币。它持有所有的代币，直到达到容量，将代币排队，并将它们发送到目的地。

网络层的协议

然而，有许多协议被网络层用来正确执行其任务，我们将在下面讨论其中的一些协议。

• IGMP： 它是互联网组管理协议的缩写。它是用来在网络上建立组播的。换句话说，我们可以说，它允许设备加入一个多播组，这样所有的设备都能收到相同的数据。它可用于许多网络应用，如在线游戏和视频流。
• ICMP： 它是互联网控制信息协议的缩写。如果在数据处理过程中出现意外情况，它就会向发送方发送消息。主机、路由器和其他网络设备使用这个协议来沟通错误，然后更新主机、路由器和其他网络设备。
• ARP： 它是地址解析协议的缩写。它的工作是将IP地址解析为MAC地址。知道设备的IP地址和MAC地址对于通信是很重要的。如果你知道设备的IP地址，但不知道MAC地址，那么ARP将帮助你找到MAC地址，以便进行适当的通信。
• DHCP： 它是动态主机配置协议的缩写。要使设备能够访问互联网，需要给设备分配一个IP地址，这可以在网络管理员的帮助下手动或自动完成，网络管理员。如果设备太多，那么网络管理员就会配置一个特殊的主机，称为DHCP服务器，自动分配IP地址给网络中的所有主机，以便它们能够相互通信。
• OSPF: 它是Open Shortest Path First的缩写。它被称为（IGRP）内部网关路由协议。OSPF观察所有网络连接的情况，自动确定数据包路由的最短路径。它在一个单一的AS（自治系统）内运行。它利用链路状态路由或最短路径优先算法。
• BGP： 它是边界网关协议的缩写。它是一个外部网关路由协议，该协议的工作是以快速和有效的方式将互联网上的数据路由到目的地。自治系统在BGP的帮助下相互连接。

总结

• 这篇文章向你介绍了OSI模型中网络层的信息。该层负责将数据包从一个主机发送到另一个主机。
• OSI模型中的网络层执行许多功能，如网络化、主机到主机的数据传输、逻辑寻址、路由、分片、分组和拥塞控制。
• 网络层的主要作用是将从上层收到的数据转换为数据包，并使用最佳路由将其传输到目的系统，而不损失任何数据。
• 你已经学习了网络层的协议，如互联网组管理协议（IGMP）、互联网控制消息协议（ICMP）、地址解析协议（ARP）、动态主机配置协议（DHCP）、开放最短路径优先（OSPF）和边界网关协议（BGP）。