网络层即 OSI 第 3 层,提供能够让终端设备跨整个网络交换数据的服务。 为了实现这种端到端传输,网络层使用了四个基本过程:终端设备的 IP 寻址、封装,路由和解封。

Internet 主要基于 IPv4,IPv4 仍然是使用最广泛的网络层协议。 IPv4 数据包包含 IP 报头和负载。 但是,IPv4 的唯一公有 IP 地址数量有限。 这促使了 IP 版本 6 (IPv6) 的开发。 IPv6 使用简化的报头,比 IPv4 具有更多优势,例如更高的路由效率、简化的扩展报头和单个流处理能力。 此外,IPv6 地址基于 128 位分层寻址,而 IPv4 采用的是 32 位。 这显著增加了可用的 IP 地址数量。

除了分层寻址外,网络层也负责路由。

主机需要使用本地路由表才能确保数据包转发到正确的目的网络。 主机的本地路由表通常包含直连路由、本地网络路由和本地默认路由。 本地默认路由是到默认网关的路由。

默认网关是连接本地网络的路由器接口的 IP 地址。 当主机需要将数据包转发到与此主机不在同一网络的目的地址时,会将数据包发送到默认网关进行进一步处理。

当路由器(例如默认网关)收到数据包时,它会检查目的 IP 地址以确定目的网络。 路由器的路由表存储了有关 IP 网络的直连路由和远程路由的信息。 如果路由器的路由表中存在指向目的网络的条目,路由器会转发数据包。 如果不存在匹配的路由条目,若已配置了默认路由,路由器可能会将数据包转发到自己的默认路由,否则它会丢弃数据包。

可以在每台路由器上手动配置路由表条目来提供静态路由,路由器相互之间也可以使用路由协议动态交换路由信息。

为了能够连接路由器,必须配置路由器接口。 要启用具体接口,请使用 interface type-and-number 全局配置模式命令进入接口配置模式。