CCNA認證/網路層
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網路層是OSI模型中七層中的第三層，也是TCP/IP模型中五層中的第三層。在TCP/IP參考模型中，它被稱為網際網路層。在所有模型中，網路層響應傳輸層的服務請求並向資料鏈路層發出服務請求。
本質上，網路層負責端到端（源到目的地）的資料包傳遞，而資料鏈路層負責節點到節點（跳到跳）的幀傳遞。
網路層提供傳輸可變長度資料序列從源到目的地的功能和過程手段，透過一個或多個網路，同時保持服務質量和錯誤控制功能。
網路層處理將資訊從源傳輸到目的地的整個過程 - 從任何地方傳輸到任何地方。以下是網路層需要解決的一些問題
- 例如，信件是無連線的，因為信件可以在傳送方和接收方之間傳遞，而無需接收方做任何事情。另一方面，電話系統是面向連線的，因為在建立通訊之前，對方需要接聽電話。OSI網路層協議可以是面向連線的，也可以是無連線的。IP網際網路層（相當於OSI的網路層）只支援無連線的網際網路協議（IP）；但是，諸如TCP之類的面向連線的協議存在於堆疊的更高層，透過超時和重新發送資料包來強制執行可靠性約束。
- 全域性地址是什麼？
- 網路中的每個人都需要一個唯一的地址來確定他是誰。這個地址通常是分層的，所以你可以對都柏林人來說是“弗雷德·墨菲”，對愛爾蘭人來說是“弗雷德·墨菲，都柏林”，對世界各地的人來說是“弗雷德·墨菲，都柏林，愛爾蘭”。在網際網路上，這些地址被稱為IP地址。
- 如何轉發訊息？
- 這對於移動應用程式特別重要，在移動應用程式中，使用者可能會快速從一個地方移動到另一個地方，並且必須安排他的訊息跟隨他。第4版網際網路協議(IPv4)並沒有真正允許這樣做，儘管自從它誕生以來已經被修改了一些。幸運的是，即將推出的IPv6有一個設計更好的解決方案，這應該會使這種型別的應用程式更加流暢。
網際網路協議(IP)在TCP/IP模型的網路層工作。它是一個無連線的協議，不保證資料包能夠到達指定的目的地。IP協議有2個版本：1)IPv4 2)IPv6。
網際網路協議是一種面向資料且用於跨分組交換網際網路通訊資料的協議。
IP是網際網路協議套件中的網路層協議，並封裝在資料鏈路層協議（例如，乙太網）中。作為較低層的協議，IP提供計算機之間可通訊的唯一全域性定址服務。這意味著資料鏈路層不需要提供此服務。乙太網提供全域性唯一的地址，但它不是全域性可通訊的（即，兩個任意選擇的乙太網裝置只有在同一總線上才能通訊）。
由於封裝提供的抽象，IP可以在異構網路（即連線兩臺計算機的網路可以是任何乙太網、ATM、FDDI、Wi-Fi、令牌環等的組合）上使用，並且對上層協議沒有任何影響。
所有資料鏈路層都可以（並且確實）擁有自己的一套定址（或者可能完全沒有），並且需要將IP地址解析為資料鏈路地址。此解析由地址解析協議 (ARP) 處理。
IP提供不可靠的服務（即盡力而為的傳遞）。這意味著網路不對資料包做任何保證，並且以下情況可能全部、部分或都不適用
資料損壞 順序錯誤（資料包A可能在資料包B之前傳送，但B可能在A之前到達） 重複到達 丟失或丟棄/刪除 就可靠性而言，IP唯一做的事情是透過使用校驗和確保IP資料包的標頭沒有錯誤。這具有當場丟棄標頭錯誤的資料包的副作用，並且無需向任一端發出通知（儘管可能會發送ICMP訊息）。
為了解決任何這些可靠性問題，上層協議必須處理它。例如，為了確保按順序傳遞，上層可能必須快取資料，直到可以按順序傳遞為止。
缺乏可靠性的主要原因是為了降低路由器的複雜性。雖然這確實賦予路由器對資料包為所欲為的權力，但任何低於盡力而為的行為都會導致使用者體驗下降。因此，即使沒有做出任何保證，網路付出的努力越好，使用者的體驗就越好。
也許IP最複雜的部分是IP地址和路由。定址是指終端主機如何分配IP地址以及IP主機地址的子網如何劃分和分組。IP路由由所有主機執行，但最重要的是由網際網路路由器執行，網際網路路由器通常使用內部閘道器協議 (IGP) 或外部閘道器協議 (EGP) 來幫助跨IP連線的網路做出IP資料報轉發決策
IP是當今公共網際網路中常見的元素。當今使用最廣泛的網路層協議是IPv4；此版本的協議被分配了版本4。IPv4被美國國防部採用為MIL-STD-1778。
IPv6 是 IPv4 的繼任者，其最顯著的變化是定址方式。IPv4 使用 32 位地址（約 40 億個地址），而 IPv6 使用 128 位地址（約 3.4×1038 個地址）。儘管 IPv6 的採用速度緩慢，但截至 2008 年，所有美國政府系統都必須支援 IPv6。[1]
版本 0 到 3 要麼被保留，要麼未被使用；版本 5 用於實驗性流協議。其他版本號已被分配，通常用於實驗性協議，但並未廣泛使用。
網際網路控制報文協議（ICMP）是網際網路協議套件的核心協議之一。它主要由聯網計算機的作業系統用於傳送錯誤訊息——例如，指示請求的服務不可用或無法到達主機或路由器。
ICMP 的用途與 TCP 和 UDP 不同，因為它通常不直接由使用者網路應用程式使用。一個例外是 ping 工具，它傳送 ICMP 回顯請求訊息（並接收回顯回覆訊息）以確定主機是否可達以及資料包到達該主機並返回所需的時間。
在計算機網路中，地址解析協議（ARP）是當僅知道主機網路層地址時查詢其硬體地址的標準方法。
ARP 不僅限於 IP 或乙太網協議；它可以用於將許多不同的網路層協議地址解析為硬體地址，儘管由於 IPv4 和乙太網的普遍使用，ARP 主要用於將 IP 地址轉換為乙太網 MAC 地址。它也用於其他區域網技術上的 IP，例如令牌環、FDDI 或 IEEE 802.11，以及 ATM 上的 IP。
ARP 用於兩個主機通訊的四種情況
- 當兩個主機在同一網路上，並且其中一個希望向另一個傳送資料包時
- 當兩個主機在不同的網路上，並且必須使用閘道器/路由器才能到達另一主機時
- 當路由器需要轉發一個主機的資料包透過另一個路由器時
- 當路由器需要轉發一個主機的資料包到同一網路上的目標主機時
第一種情況用於兩個主機位於同一物理網路上（即，它們可以直接通訊，無需透過路由器）。後三種情況在網際網路上使用最多，因為網際網路上的兩臺計算機通常由 3 跳以上分開。
假設計算機 A 向計算機 D 傳送資料包，並且它們之間有兩個路由器 B 和 C。情況 2 涵蓋 A 傳送到 B；情況 3 涵蓋 B 傳送到 C；情況 4 涵蓋 C 傳送到 D。
ARP 在RFC 826中定義。它是當前的網際網路標準，STD 37。
反向地址解析協議（RARP）是一種網路層協議，用於獲取給定硬體地址（例如乙太網地址）的 IP 地址。它已被 BOOTP 和更現代的 DHCP 取代，兩者都支援比 RARP 更多的功能集。
RARP 的主要侷限性在於每個 MAC 必須在中央伺服器上手動配置，並且該協議僅傳遞 IP 地址。這將子網、閘道器和其他資訊的配置留給其他協議或使用者。
與 BOOTP 或 DHCP 相比，RARP 的另一個侷限性在於它是非 IP 協議。這意味著它與 ARP 一樣，不能由客戶端上的 TCP/IP 堆疊處理，而是單獨實現。
RARP 是 ARP 的補充。
RARP 與反向地址解析協議 (INARP) 不同，後者旨在查詢與另一個站點的 MAC 地址關聯的 IP 地址。
RARP 在RFC 903中描述。
