【CCNA】4.OSI Layer3 网络层

Mac编址存在的问题

在之前的博客中提到，2层数据链路层中，我们是通过mac地址来进行编址的。而这种方式会有如下三个问题：
1. 所有的设备处在同一个广域网中（这样信息就不安全）
2. 设备定位查找麻烦
3. 难以对设备进行区分

IP协议

为了实现结构化，在网络的3层中，提出了IP协议地址，该地址是32位长的（IPV4），现在的IPV6是128位，下面讨论的是IPV4，IP地址分为网络部分和主机部分，网络部分就像家庭住址，主机部分就像名字。

IP协议是面向非连接的尽力而为的传输协议

面向连接（TCP（在四层））：源和目标在传输数据之前要保证一定的链接状态（开销高）
面向非连接（IP（在三层））：连接之前不需要监测状态，不管对方是否准备好，直接发送
IP协议将传输的数据分成一个个数据包进行传输
IP协议是一个尽力而为的转发，不管对方能不能收到，都会把数据发出去，虽然传输效率高，但不保证可靠性，且不负责数据恢复。

利用了IP地址就像实现了对网络的划分。若是同一网段的主机是可以直接通信的（用mac地址），但在不同网段之间，不同的网络相互访问需要通过路由器来实现（用IP地址）。

路由器（在不同网段转发）

路由器是三层的主要设备，是互联网络的基础。路由器可以用来隔离广播（它永远不转发广播）。路由器一般拥有多个接口，（一个接LAN,一个接猫）每个接口连接到一个网段，并拥有该网段的一个IP地址，这个地址就是这个网段的网关IP地址。如下图所示，路由器通过路由表来进行转发，每个接口对应一个IP地址。还可以在不同的网络之间选择最优路径。

IP 地址格式

1.实现3层地址 32bit
2.实现connectionless
Byte1：版本
Byte2：服务类型，打上标记可以使得某些服务快速处理，分类标识应用不同的策略
Byte3：
Byte4：数据包长度最大16，就是65535（IPV4）

不同类别的地址中网络地址位和主机地址为分配位数如下：

A类地址：通常用来给大型的网络，因为有很多主机（因为大网络不多，所以网络地址位少）
C类地址：通常用来给小型的网络，因为有少的主机（因为小网络多，所以网络地址位多）

主机部分全为0的是网络地址。用来标识一个网络。
主机部分全为1的是广播地址。

私有& 公有IP地址

ABC每一类中都有一部分是私有地址（内网使用，所以不是唯一）。所以要访问外网会有一个NAT转化。

对应 就是共有地址（全球唯一）

DNS

域名系统，通过DNS和IP进行对应，因为IP太难记了。所以借用DNS服务器，核心还是用IP地址。

ARP（地址解析协议）

用来实现IP地址到mac地址的映射。

ICMP协议

ping命令应用的就是这个协议，两台主机连通这通过ping就会收到一个echo-reply.