计算机网络——网络层

网络层提供的服务

负责在网络间选择路径转发数据包，基于数据包的IP地址转发，如果丢包不负责重发。数据包的顺序，可可靠传输由传输层提供。
路由器工作在网络层，屏蔽了物理层和数据链路层的复杂性，数据包就在网络层间传输，变得简单。
网络层地址决定了文件传输的起点和终点，而物理MAC地址只是决定数据的下一跳即下一个设备到哪里。

网络层协议

ARP协议

地址解析协议 ARP将IP地址通过广播 ，目标地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF,解析目标IP地址的MAC地址，
ARP广播只能在本网段广播，不能跨路由跨网段。
因此ARP协议在网络层为IP协议服务。
ARP 欺骗。

ICMP协议

ping命令：通过time可以查看时延，TTL数据生存周期。
ping命令可以排除网络故障，估算网络是否畅通。
pathping命令：可以跟踪数据包路径，计算丢包情况。
tracert命令：跟踪数据包路径。
这些命令都使用的ICMP协议，ICMP协议依赖IP协议。

IGMP协议

点到点；广播；多播。IGMP协议配置在路由器端口上。

IP数据包

ip数据包分为首部和数据部分，首部分为：前半段是固定的20字节，和可变部分（IPv6没有）。
首部固定部分组成：

• 版本：4位二进制，用来表示TCP/IP协议版本 v4 v6
• 首部长度：4位二进制
• 区分服务
• 总长度：占2个字节，数据包支持65535 字节，数据链路层1500字节，超过数据包要分片。如果不分片，数据包数据不超过1480字节。
• 标识：占两个字节，记录数据包在分片后是属于哪一个数据包，在接收后组成一个完整的数据包。
• 标志：占3位。只有前两位有用，最后一位MF：1表示后面还有分片，0表示最后一个分片。
• 片偏移
• 生存时间：占1个字节，TTL，每经过一个路由器TTL减一。防止数据包在网络中循环。
• 协议号：占1个字节，指明将数据部分交给哪一个进程。ICMP协议号1，IGMP协议号2，TCP协议号6，UDP协议号17，IPv6 41，OSPF 89.
• 首部检验和：占两字节
• 源地址：4字节
• 目的地址：4字节
• 

路由选择协议

RIP路由信息协议，OSPF开放最短路径优先，自动学习路由表，属于动态路由，选择最佳路径。静态路由是管理员手动添加。
RIP：30秒更新一下路由信息，最大跳数15跳，超过15跳不可达。
网络畅通是数据包有去有回，计算机必须配置网关。

IP地址

分类IP地址

由两部分组成，网络号和主机号。一共有A,B,C,D,E类地址。根据网络号不同划分。

一个局域网中，网络号相同，主机号各不相同。127.0.0.1，本机环回地址。
私有IP地址通过NAT网络地址转换与外部网络通信

子网划分

IP地址变为三级网络地址：网络号+子网号+主机号
本单位外的网络看不见本单位内的子网划分。
子网掩码： 主机号对应的位数全写0，网络号和子网号全写1，就是子网掩码。B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0。
IP地址与子网掩码相与就可以计算出网络地址。

构成超网

无分类编址CIDR。消除了A,B,C类地址和划分子网的概念。IP地址由 网络前缀+主机号 组成。
CIDR记法：IP地址/前缀位数，例如：128.14.35.7/20 表示前20位是网络前缀，后12位是主机号。
将多个子网组合成一个较大的子网，叫构成超网，通过缩短网络前缀可以完成。