网络层的数据平面功能，即网络层中每台路由器的功能，决定了到达路由器输入链路之一的数据报如何转发到该路由器的输出链路之一。
面向连接：虚电路网络。可靠交付由网络负责。
无连接：数据报网络（如因特网用的IP协议）。可靠交付由端系统负责。
尽力而为服务，每一个分组独立发送，不提供服务质量的承诺。
转发（数据平面）：分组从路由器输入链路到适当的输出链路，路由器本地动作
路由选择（控制平面）：分组从源到目的端所采用的路径，是端到端路径的选择
控制平面有两种方法：
根据转发表，采用最长前缀匹配规则确定转发到的目标接口。
经内存交换
经总线交换
经互联网络交换
由于输入端口速度高于交换机构的转发速度，因此会在输入端口的缓冲区排队。
线路前部（HOL）阻塞：在队列前面被阻塞的分组阻止了该队列其他分组的转发，即使输出端口无竞争（不同、无排队）。如下图右图所示。
由于HOL阻塞，故输入链路上不是跑满，而是跑到大概58%，输入队列就会无限增长。
由于交换结构到达的速度超过输出端口的处理速度，因此会在输出端口的缓冲区排队。如下图的红色块。
由于路由器排队现象的存在，故需要调度算法来选择下一个要发送到链路上的分组。
按照到达次序传输。
优先发送优先权最高的分组，相同优先权的FIFO。通常采用非抢占策略，不打断已有传输。
分组被分为多个类别，每个类别一个队列。轮询每个队列，若该队列没有分组则检查下一个队列。
在循环排队的基础上，每个类别在每个周期中获得加权的可服务数量。
不考虑选项字段，一个IP数据报有20字节的首部。如果一个数据报承载一个TCP报文段，则data内再包含一个20字节的TCP首部。有的应用层也有自己的首部，因此overhead=20B+20B+rest。
MTU：最大传输单元。
当数据报过大时，需要分片传输，然后根据IP首部中的标识、标志和片偏移用来进行重组。
通常采用点分十进制表示。
两级结构，{网络号，主机号}。划分成五个固定类别。
问题是浪费了很多地址空间（因为地址块长度固定），并且不够灵活。
全0和全1的主机号一般不使用（代表本网络和广播地址）。
三级结构，{网络号，子网号，主机号}。将早期方法的主机号的一部分作为子网号。
用子网掩码标识子网。子网掩码中Net-id和子网号用1表示， Host-id用0表示。掩码地址 AND IP地址，可以得到对应子网的实际网络地址。
两级结构，{网络前缀，主机部分}，网络前缀长度可变，由子网掩码中1的个数确定。
子网掩码斜线记法：/+前缀位数（即1的个数）
拥有相同网络前缀的设备组成了一个子网。同一个子网内的设备不需要路由器连接。
可以统一向外界通告一个更宽泛的地址（注意子网掩码的变化），来接收所有相关的数据报，然后根据最长前缀匹配分发。
用于主机加入网络后自动分配IP地址及其他相关配置。通常使用UDP 67端口。
过程的关键是通过IP广播地址255.255.255.255进行广播。
在机构内部采用专用地址，而非全球地址。对外暴露一个统一的IP地址。这样可以缓解IP紧缺，提高安全性。
所有离开本地网络的数据报都使用相同的源地址，但源端口不同。
只能适用于内部向外部传送，不能适用于外部向内部（不知道如何反向转换）。
扩大地址容量到128比特；简化首部到40字节；取消分片；取消首部校验和字段。
为了在IPv4兼容网络中传IPv6数据报，可以采用隧道技术包装IPv6数据报为IPv4的。
原文：https://www.cnblogs.com/zxuuu/p/12977955.html