7、网络层(地址管理和路由选择)IP31

网络层：负责地址管理和路由选择

IP协议，路由器

一、IP协议

4位协议版本号：4/6 -ipv4、ipv6

4位报头长度：以4B为单位描述报头大小，IP报头最大60B最小20B

8位服务类型：3位优先权字段弃用，1位保留，4位服务类型（服务类型：最小成本，最高可靠性，最大吞吐量，最小延时）

16位数据报长度：限制IP报文必须小于64k

16位分片标识：标识当前的分片属于哪个原始报文

3位标志：1位保留，1位禁止分片标志，1位分片结束标志

13位分片偏移：标识当前分片在原始报文中的相对起始的偏移量

8位TTL：报文生命周期，所能经过的路由跳数，每经过一跳-1，到0时丢弃（防止路由环路）

8位上层协议：数据分用的时候，选择当前数据所使用的解析协议

16位校验和：校验数据一致性

32位源端lP&32位对端IP：描述了通信的起点与终点主机

0~40字节选项数据：路由信息

二、数据分片

上层交给网络层数据在网络层会封装IP报头，封装了IP包头后，大小若大于MTU则会进行数据分片，将大报文分成小分片封装报头发送。

MTU:链路层限制的最大传输单元

三、地址管理

1、lP地址的组成:

网络号:是一个网络的标识，这个网络所分配的所有IP地址都具有这个标识

主机号:一个IP地址在所在网络中的标识

2、网段划分:

2.1早期的划分方式:

A-高1位固定为0，7位网络号，24位主机号，用于组建超大型网络

网络号范围：0~127        IP地址范围：0.0.0.0~127.255.255.255

B-高2位固定为10，14位网络号，16位主机号，用于组建中型网络

网络号范围：128.0~191.255         IP地址范围：128.0.0.0~191.255.255.255

C--高3位固定为110，21位网络号，8位主机号

网络号范围：192.0.0~223.255.255         IP地址范围：192.0.0.0~223.255.255.255

D，E

当前CIDR方案:使用子网掩码在早期基础上进行网络的细致划分

2.2网络不够用解决方案

1. dhcp：动态地址分配，谁上网给谁分配
2. nat技术组建私网

2.3子网掩码

子网掩码: uint32_t，由连续的二进制1组成

• 1.子网掩码取反后+1，就是子网中主机号的个数（细致的划分网络
• 2.子网掩码与IP地址相与可以得到网络号（判断哪个IP地址是否属于某个网络）

2.4特殊的IP地址:

0.0.0.0：被识别为本机任意网卡地址（常用于服务端绑定地址）

255.255.255.255：全网广播地址

127.0.0.1：本地的虚拟回环网卡地址，用于进行本地的网络回环测试

主机号全为0：表示网络号

主机号全为1：局域网的广播地址（udp广播）

2.5公网与私网:

公网/外网:互联网

私网/内网：我们自己组建的内部通信网络

组建私网的好处:使用NAPT技术，让私网中的大量主机使用同一个对外公网地址上网，节省IP地

的使用

因为私网对外通信使用的对外地址，私网内部的地址对外不可见，因此不同的私网，IP地址可以重复

2.6用于组建私网的网络:

大型私网：10.*.*.*
中型私网：172.16.*.*~172.31.*.*
小型私网：192.168.*.*

2.7路由选择

每个路由器上都有一张路由表（在互联网上每个路由器上可以有周围其他路由器的路由表）

将流经路由器的数据目的IP地址与路由表中的网络进行比对，是否属于某个网络，然后进行路径规划。