计算机网络之网络层
作者：互联网
一 网络层ip协议相关
1.ip协议
虚拟互联网络：物理设备使用ip协议屏蔽了物理设备之间的细节，使复杂的物理网络变为了虚拟互联网络，当网络中的主机使用IP协议连接时，则无需关注网络细节。
ip协议解决了虚拟网络中数据报传输路径的问题。
IP地址长度为32位，常分成4个8位 IP地址常使用点分十进制来表示(0~255.0~255.0~255.0~255)
ip协议=ip协议首部+ip数据报数据
版本：占4位，指的是IP协议的版本，通信双方的版本必须一致，当前主流版本是4，即IPv4，也有IPv6 首部位长度：占4位，最大数值为15，表示的是IP首部长度，单位是“32位字”（4个字节），也即是IP首部最大长度为60字节 总长度：占16位，最大数值为65535，表示的是IP数据报总长度（IP首部+IP数据） TTL：占8位，表明IP数据报文在网络中的寿命，每经过一个设备，TTL减1，当TTL=0时，网络设备必须丢弃该报文 协议：占8位，表明IP数据所携带的具体数据是什么协议的（如：TCP、UDP等） 首部校验和：占16位，校验IP首部是否有出错 2 简单路由过程 ip协议使用的是逐跳的方式进行数据传递。 路由表中含有MAC地址对应的网络接口地址，目的ip地址与下一跳的ip地址 那么如何确定下一跳的地址呢，即路由表是怎么来的呢？ 路由算法必须具备的特性： 算法是正确的、完整的 算法在计算上应该尽可能的简单 算法可以适应网络中的变化 算法是稳定的和公平的 ARP与RARP协议
ARP地址解析协议： 网络层ip协议与MAC地址有一个对应关系，这个转化是通过ARP协议实现的，通过ARP缓存表可以看出ip地址与MAC地址对应的关系：
◆ ARP缓存表缓存了IP地址到硬件地址之间的映射关系 ◆ ARP缓存表是ARP协议和RARP协议运行的关键 ◆ ARP缓存表中的记录并不是永久有效的，有一定的期限
RARP协议就是ARP协议的逆向协议，可以看出MAC地址和ip地址的对应关系
◆ ARP和RARP的操作对程序员是透明的 ◆ (R)ARP协议是TCP/IP协议栈里面基础的协议 ◆ 理解(R)ARP协议有助于理解网络分层的细节
计算机或者路由器中都含有路由表。比如A传递数据到C的过程，结合数据链路层来描述就是 A发出目的地为C的IP数据报，先查看路由表发现下一跳为E A将IP数据报交给链路层 并告知E的MAC地址 链路层填充目的地MAC和源MAC封装成帧再通过物理层发送给E，E接收后把帧交给网络层在通过查询路由表同理交给F ，最后交到C。 数据帧的每一跳的MAC地址都不变 ip数据报的每一跳的ip地址始终不变 3.ip地址的子网划分 规划和分配ip地址非常麻烦，所以产生了子网划分。 分类的ip地址 A类：A类地址规定前8位是网络号，后24位是主机号。网络号以0位开头的通通叫做A类地址。比如127.xxx.xxx.xxx 就是A类地址 127转换成2进制是01111111 B类：B类地址规定前16位是网络号，后16位是主机号。网络号以10为开头的是B类地址。比如191.255.xxx.xxx C类: C类地址规定前24为是网络号，后8位师主机号。网络号以110开头的是C类地址 其中有一些特殊的主机号： 主机号为全0的是当前网络段，不可分配主机， 主机号为全1的是广播地址向当前网络段所有的主机广播消息 特殊的网络号： A类地址网络段全0(00000000)表示特殊网络 A类地址网络段后7位全1(01111111:127)表示回环地址 B类地址网络段(10000000.00000000:128.0)是不可使用的 C类地址网络段(192.0.0)是不可使用的 本地回环地址：127.0.0.1，通常被称为本地回环地址(Loopback Address)，不属于任何一个有类别地址类。它代表设备的本地虚拟接口，所以默认被看作是永远不会宕掉的接口。在Windows操作系统中也有相似的定义，所以通常在安装网卡前就可以ping通这个本地回环地址。一般都会用来检查本地网络协议、基本数据接口等是否正常的。 划分子网 子网号：通常以第25位作为子网号码划分子网，（0代表一个子网，1代表一个子网） 子网掩码：子网掩码和IP地址一样，都是32位，子网掩码由连续的1和连续的0组成，某一个子网的子网掩码具备网络号位数个连续的1，比如255.255.255.0代表的就是11111111.11111111.11111111.00000000 是C类地址。 子网划分的另一种方式：cidr无分类编址 CIDR将网络前缀相同的IP地址称为一个“CIDR地址块” 比如： 193.10.10.129/25 地址数就是4*8-25=7 2^7=128 在cidr网络前缀下划分子网，上一级被称为超网 使用/18的子网掩码获得超网的网络号 使用/20的子网掩码获得二级超网的网络号 使用/24的子网掩码获得子网的网络号 NAT技术： 网络地址转换技术，为避免ip地址的极大浪费，所以提出了NAT技术，内网地址避免与外网地址重复，外网地址全球唯一。NAT技术用于多个主机通过一个公有IP访问互联网的私有网络中。NAT表通过与端口号结合，找到对应的新ip地址和端口号， 减缓了IP地址的消耗，但是增加了网络通信的复杂度。 ip协议的子协议：ICMP协议 icmp协议可以报告错误信息或者异常情况。 ICMP协议=ICMP首部+ICMP报文数据
ICMP报文数据分为两种，一种是差错报告报文，一种是询问报文。
其中ping命令和traceroute命令（Traceroute可以探测IP数据报在网络中走过的路径）分别利用了ICMP协议中的询问报文类型和终点不可达检测报文，当TTL减小为0的时候，就认为此网络不可达，丢弃此报文。
自治系统的概念：
一个自治系统(AS)是处于一个管理机构下的网络设备群
AS内部网络自行管理，AS对外提供一个或者多个出（入）口
自治系统内部路由的协议称为：内部网关协议(RIP、OSPF)
自治系统外部路由的协议称为：外部网关协议(BGP)
内部网关协议RIP
1.原理：距离矢量算法（DV）
◆ 每一个节点使用两个向量
标签：协议,ip,网络层,网络,计算机网络,地址,IP,路由 来源： https://www.cnblogs.com/buttertofree/p/16421738.html