40. 网络层 —— 网络层主要解决的问题 / IP协议

1. 网络层主要解决的两个问题

1.地址管理：
【网络上的这些主机和节点都需要使用一种规则来区分，就相当于是一种身份标识】
2.路由选择：
【从主机A传输到主机B，由于A和B需要跨越很多网络设备，数据在传输过程中需要选择路径】

2.IP协议

2.1地址管理解决方案

每一个主机都会有一个身份标识，这个标识是由32位数字组成的，但是现在连接网络的设备太多了，光靠这32位已经没有办法分配了，于是就有了一下解决方案：
1.动态分配IP地址：
【只有联网了才给分配，不联网的时候就不分配（这种方法在一定程度上可以说是解决了问题，但是治标不治本）】
2.NAT机制：
【网络地址转换，也就是允许局域网内部的IP地址重复，使用一个IP来表示一批局域网内部的设备，这样的地址转换过程一般是由路由器来负责的，但是只允许局域网之间有重复的IP，广域网上的IP仍然是不能重复的，NAT可以用一个外网IP来表示一系列的内部网络设备】
3.IPV6
【这是从根本上解决了IP不够用的问题，IP地址很长，有16个字节（128位），但是与IPV4不兼容】

2.2 网段划分：划分局域网

划分局域网是把一个IP地址（IPV4）分成两个部分，一部分是网络号，一部分是主机号

划分规则：

• 1.同一个局域网内部的设备，网络号都是相同的，但是主机号是不相同的
• 2.两个相邻的局域网（同一个路由器连接的），要求网络号不能相同

划分方式：
子网掩码

例如IPV4的地址为：192.168.0.1
子网掩码为：255.255.255.0

那么得到的网络号应该是IPV4和子网掩码相与的的结果：192.168.0.0
（和这个电脑在同一区域的其他主机的网络号都是这个）

2.3 路由转发

假如从主机A出发传输数据到主机B，需要经过很多层查找转发，可以通过IP报文中的TTL字段来看出来一共转发了多少层

例如：

TTL=48，初始值是64，那么中间经过了16层路由器的跳转
TTL=45，初始值是64，那么中间经过了19层路由器的跳转
TTL=64，我的电脑访问我的路由器，没有经过别的跳转

2.4 路由表怎么查

目的IP和子网掩码在路由表中是匹配的关系，如果能找到匹配项就从对应的网络端口中继续进行转发，如果找不到匹配项，就从默认的下一个表项中继续转发，转发到一定程度之后，总会找到路由器认识的目的IP