网络层哪些事？

在本文讲解的网络层中，注意了解一下：IP协议！

1. 地址管理：每个网络上的设备，要能分配一个地址（唯一）
2. 路由选择：A给B发消息，具体走哪条路线？？

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IP地址：本质上是一个32位的整数！

通常情况下，会把32位的整数，转换成点分十进制的表示方式

需要三个点，把这个整数分成4个部分，每个部分1个字节，每个部分的取值范围为：0~255

一个字节	0~255	-128~+127
二个字节	0~65535	-32768~+32767
四个字节	0~42亿9千万	-21亿~+21亿

对于32位的整数，最多能表示多少个不同的地址呢？？42亿9千万

但是，对于全世界的电脑，服务器，路由器，手机…………不够用！！

那么，该如何解决上述问题呢？？

1. 动态分配IP地址

   设备上网才分配，不上网就不分配，此时就可以省下一大批IP地址了，但是，并没有增加IP的数量，此时只能一定程度的缓解，不能彻底的解决问题！！

2. NAT机制

   把所有的IP地址分为两大类（内网，外网）

   内网：以10.*，127.16.*到127.31.*，192.168.*开头的，内网IP可以重复出现（尤其在不同的局域网中）

   外网：剩下的IP，外网IP必须是唯一的！！

   内网设备如果要访问外网，会给他们分配一个外网IP，但是这个外网IP不是这个设备独占的，而是这个内网中所有的设备都共用这一个外网IP

   局域网就可以认为是内网，连在家的路由器就是处在内网中！！

   正是因为VAT机制，导致咱们字节的个人电脑处在内网中，不能直接被外部访问！

只要求外网IP必须唯一的

内网IP在不同的局域网中，是允许重复的！！（同一个局域网里不能重复）

内网IP在咱们办公楼内部（局域网内部），别人的IP一定都不一样！

但是，相对于全国各地，有的就可能会有和我一样的内网IP！

那么，在NAT背景下，如何进行通信？？

1. 外网设备——》外网设备：不需要任何NAT，直接就能通信！
2. 内网设备——》其他内网设备：不允许
3. 外网设备——》内网设备：不允许
4. 内网设备——》外网设备：对应的内网设备的路由器触发NAT机制，进行IP替换，此时就会给这个网络数据报IP替换成路由器自己的IP（导致：此时一个外网IP就能代表一大批内网中的设备了！）

因此，可以通过动态分配+NAT从而解决IP不够用的问题！！

当然，也有IPv6

IPv4是传统的IP协议，使用4个字节，32位来表示IP地址（2^32)

IPv6是更新的IP协议，使用16个字节，128位来表示IP地址（2^128=2^32*2^32*2^32*2^32）

但是：IPv4和IPv6不兼容！！

一个普通的IPv4路由器要想支持NAT，在软件上升级一下系统就了（成本很低）

一个普通的IPv4路由器要想支持IPv6，光升级软件不行，还得升级硬件（成本很高）

IP地址的组成：

IP地址分为两个部分：网络号和主机号！

1. 网络号：标识网络（标识一个局域网）：保证相互连接的两个网段具有不同的标识
2. 主机号：标识主机（标识一个局域网内部的主机）：同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号

IP地址中，哪个部分是网络号？？哪个部分是主机号？？

一定前三个字节是网络号吗？？不一定哟！！

对应网络号和主机号的划分，主要有两种分类方式：

1. IP地址分类（ABCDE）该方法早已淹没在历史长河中，但是，在有的教科书中非常活跃，甚至，在部分的笔试/面试中可以见到
2. 子网掩码：

   255.255.255.0

   255——》0xff——》1111 1111（8个1）

   子网掩码，站在二进制的角度来看，也是一个32位整数！

   左侧都是1，右侧都是0（不会有1010这种混合的情况）

   左侧有几个1，意思是IP地址的哪些位就是网络号

   对于255.255.255.0而言，左侧有24个1，右侧有8个0，那么该IP地址的前24位都是网络号，剩下的8位是主机号！

特殊的IP：

1. 主机号为0的IP，如：192.168.0.0，将IP地址中的主机地址全部设为0，就成了网络号，代表整个局域网（局域网里不应该存在某个主机，其主机号为0）
2. 主机号为1的IP：如：192.168.0.255，成了广播地址，往这个地址发送UDP数据报，此时这个数据报就会被转发给整个局域网中的所有主机（TCP不支持广播）
3. IP为127开头的为环回IP，127.0.0.1（最常用），环回IP对应特殊的虚拟网卡Io，通过环回IP传输的数据，走这个虚拟网卡（这个过程没有IO操作的，纯内存操作），要比一般的这种普通IP的数据传输要快！！

路由选择：

A——》B之间该怎么走？？A——》B之间存在很低条路径，路由选择就是要做出决定：具体走哪条路？？

网络环境很复杂！！

某个路由，无法把整个网络环境都记录下来，路由器只能记录周围的情况（只能知道邻居是谁！！），在实际的转发过程中，是渐进式的，类似于”问路“，从而逐渐接近目标！

IP数据报，在进行网络转发的过程中，就是类似于一个”逐渐问路“的过程，每个路由只能认识周围的情况，很可能问的目标并不知道（目的IP在路由表中，没有匹配结果），此时就会走路由器给你指出的一条默认的路径！从而把咱们的数据报引向更上一级的路径！！（越上级的路由器，越见多识广，路由器与路由器之间是不一样的！！）