TCP/IP系列2

1. 首先介绍一下TCP/IP四层模型的最底一层：网络访问层。
   网络访问层主要负责管理与网络适配器的连接，把逻辑IP地址转换为物理地址在局域网内发送。

作为应用开发，我们完全接触不到这一层。所以我们只要了解网络访问层最常见的一种体系结构：以太网的工作原理就可以了。

以太网通过载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)来判断计算机何时可以把数据发送到局域网中。该方法要求局域网内的计算机都要监听网络状态，等待线路空闲才可以发送数据。如果两台计算机想要同时发送数据，就会产生冲突。解决冲突的办法是两台计算机都不发送数据，随机等待一个时间间隔，然后在尝试发送数据。

2. 接下来就是重点介绍一下网际层(IP层)
   IP地址是由4个字节32位的二进制数组成的，最常用的表述方式就是点分十进制，比如192.168.1.1.
   一个IP地址可以分为两部分:网络ID和主机ID（后来又在网络ID的基础上引入了子网ID）。
   按照网络ID所占的位数，可以把IP地址分为如下几类：

A类IP地址：网络ID占8位，后24位表示主机ID
B类IP地址：网络ID占16位，后16位表示主机ID
C类IP地址：网络ID占24位，后8位表示主机ID。
那么计算机是如何判断一个IP地址是A类，B类还是C类呢？

如果一个IP地址（二进制表示）是以0,化为十进制就是以(0~127)开头，那么它是A类IP地址
如果一个IP地址是以10开头，化为十进制就是以128~191开头，就是B类IP地址
如果一个IP地址是以110开头，化成十进制就是 (192~223),那么他就是C类IP地址。

此外，还有用于特殊用途的D类和E类IP地址，D类IP地址用于组播，把一个消息发送到网络的子网中，D类IP地址以1110开头，化成十进制就是224~239.E类IP地址用于科研，以11110开头。

还有一些特殊的IP地址不会被网络管理机构分配，但是我们生活中经常可以遇到。

主机ID全为0的地址，代表了该网络本身，比如129.152.0.0代表了129.152.0.0这个网络本身，它不代表任何主机。

主机ID全为1的地址，代表了该网络的广播地址，比如129.152.255.255就是该网络的广播地址。

以127开头的任何IP地址都是回环地址，网络管理机构也不会分配该地址。

除此之外，A类，B类，C类IP地址中都有一段保留地址被用于局域网私有网络，网络管理机构也不会分配改地址。
10.0.0.0~10.255.255.255是A类网络的私有地址
172.16.0.0~172.31.255.255是B类网络的私有地址
192.168.0.0~192.168.255.255是C类网络的私有地址。

• 子网划分。
  由于A类和B类IP地址，主机位数太多，一般一个网络中很少有那么多主机。所以引入了子网划分的技术，把一个大网络划分为一个个更小的网络。子网划分的实质就是借用主机ID中的一些位来创建更小的网络。

• ARP解析的过程
  任何一台主机都会在内存中保存一张表，包含了IP地址和物理地址的映射关系。当主机需要向网络上的其他主机发送消息的时候，他会先通过ARP缓存来得到目标主机的物理地址，如果得不到，就发送一个ARP请求帧，ARP请求帧包含了这个未被解析的IP地址。网络上的其他主机收到这个请求，如果有主机拥有这个未解析的IP地址，就会向发出该请求的主机发送自己的物理地址，然后发出请求的主机就会更新自己的额ARP缓存。

• ICMP网络控制协议
  一个消息在到达最终目的地时可能会经过多个路由器，并可能出现多种问题，路由器通过ICMP协议把出现的问题发送给源地址。

最常见的ICMP消息就是Echo Requet和Echo Reply，我们常用的 ping命令就是使用该消息。