1.网络层和链路层关系

2.网络层

路由器

其实计算机本身就有路由器的功能，路由器可以理解成专用的特化简化型计算机，因此数据包的第一次转发发生在计算机本身。这也是为什么在不用路由器，纯交换机组局域网的时候，IP地址也会被需要的原因，因为当前的互联网实现下，不可能没有路由器，计算机就实现了路由器功能。

路由器承担的功能非常多，而且还会担当着不同的角色：

路由选择。算法上主要是dijskra算法和DV算法，需要用到路由选择协议；
转发。在网络层的转发，在人理解的层面上主要用到路由表(主要是实现上会做优化，所以有相应的给机器看的其他表)；
网关。路由表的下一跳也乘坐网关，内网到外网的路由器也称为网关，AS之间的交接路由器也称为网关，感觉概念有点模糊就是了；
DHCP。用于局域网内自动分配ip地址；
NAT。用于内网IP地址和外网IP地址的相互转换，名字上就表明了其功能，NAT = 网络地址转换；

相关表和协议

路由选择协议。 每个AS(自治系统)内都可以有不同的路由选择协议，所以有AS内部路由选择协议、AS间路由选择协议之分，其中AS之间的网关路由器是两种协议都需要，并作转接之用；
ARP协议。 由于网络层是工作在链路层的基础上，所以IP地址需要转换为MAC地址，否则就不能工作。ARP协议就是这种转换所用到的，主要是将下一跳IP地址(路由表中的gateway字段)转换为下一跳的MAC地址。具有学习功能，如果ARP表已学习到了表项则直接转换，否则会进行广播而得到应答后再在ARP表中增加相应表项；
路由表。 且先不论复杂的路由选择协议是如何运作的，最终的结果就是生成了路由表，路由的格式大致如下。我之前思考过，为什么路由表需要下一跳地址？ 原因我还没完全理顺逻辑，暂时的理解就是封装出一层网络层之后，我们用户传输中手动指定的就是IP地址了，目标MAC地址对于用户来说是隐藏的，路由器之间的传输更是如此，这个下一跳IP地址是给路由通过ARP协议转换成MAC地址的。以下为路由表大致格式，摘自百度文库：
ARP表。 在相同网段的局域网，也就是同一子网中，将IP地址转换为MAC地址用到的表，大致格式为：IP地址、MAC地址、TTL。计算机本身就有路由器功能，所以PC本身就具有ARP表，所以当只有交换机组局域网的时候，IP到MAC的映射就是PC本身完成的，因此这种组网方式需要把局域网内IP都配置成同一子网例如(192.168.0.1/24、192.168.0.2/24、192.168.0.3/24)。以下为win上的输出，但和内部的字段略不同：
PPPoE。 其实一般被认为工作在数据链路层的。是以太网的点对点链路传输协议，其实还具有例如获取IP地址之类的功能；
RIP、OSPF。 AS内部路由选择协议。RIP算法部分可以理解成采用DV算法，而OSPF则是采用了Dijstra算法；
BGP。 AS间的路由选择协议；
DHCP。 用于局域网内自动分配IP地址；

摘录两个传输的简单例子：

局域网内传输：
假设主机222.222.222.220要向222.222.222.223发送数据包，由于是相同子网内，实际就是在ARP表中查找出MAC地址，再通过路由器的MAC表进行转发即可：
1、数据包在主机222.222.222.220的ARP模块中查找222.222.222.223的对应MAC地址；
2、发出数据包；
3、经由交换机转发(在相关协议中是隐形的)；
4、到达主机222.222.222.223；
跨局域网传输：
假设主机111.111.111.111要向主机222.222.222.221发送数据包，大致会执行如下步骤：
1、主机111.111.111.111，在其路由表中查询目的地址222.222.222.221的表项，并获得下一跳地址111.111.111.110；
2、主机111.111.111.111，在其ARP表中查询目的地址111.111.111.110的表项，并获得下一跳MAC地址E6-E9-00-17-BB-4B；
3、发送数据包，并隐形地经由相连交换机到达路由器；
4、路由器，在其路由表中查询目的地址222.222.222.221的表项，并获得下一跳地址目的地址222.222.222.221，以及转发接口x；
5、路由器，在其ARP表中查询目的地址222.222.222.221的表项，并获得下一跳MAC地址88-B2-2F-54-1A-0F；
6、发送数据包，并隐形地经由相连交换机到达主机222.222.222.221；