计算机网络（二）网络分层的真实含义与IP地址解析_网络包解析一层二层什么意思-优快云博客

网络为什么要分层

想象网络包就是一段 Buffer，或者一块内存，是有格式的，处理网络包的程序可能是跑在电脑上、服务器上、交换机上，也可以跑在路由器上。同时网络包的格式很复杂，处理数据包的程序也很复杂，一般复杂程序都要分层。比如，复杂的电商还会分数据库层、缓存层、Compose 层、Controller 层和接入层，每一层专注做本层的事情。
整个流程可以简单地理解为：
那 TCP 在三次握手的时候，IP 层和 MAC 层在做什么呢？当然是 TCP 发送每一个消息，都会带着 IP 层和 MAC 层了。因为，TCP 每发送一个消息，IP 层和 MAC 层的所有机制都要运行一遍。只要是在网络上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。所以，对 TCP 协议来说，三次握手也好，重试也好，只要想发出去包，就要有 IP 层和 MAC 层，不然是发不出去的。
所谓的二层设备、三层设备，都是这些设备上跑的程序不同而已。一个 HTTP 协议的包经过一个二层设备，二层设备收进去的是整个网络包。这里面 HTTP、TCP、 IP、 MAC 都有。二层设就是只把 MAC 头摘下来，看看到底是丢弃、转发，还是自己留着；三层设备就是把 MAC 头摘下来之后，再把 IP 头摘下来，看看到底是丢弃、转发，还是自己留着。

IP地址是一个网卡在网络世界的通讯地址，相当于现实世界的门牌号。在ipv4中，一个ip地址被点分隔为四个部分，每个部分 8 个 bit，总共是 32 位，比如10.100.122.2。
在ipv4中，IP地址被分为5类。

分类	范围	子网掩码	最高位	网络数	网络容纳的主机数	私有IP范围
A类	公网IP：0.0.0.0~127.255.255.255，私有IP：10.0.0.0 ~10.255.255.255	255.0.0.0(/8)	0	2^7-2=126	2^24 - 2 = 16777214	10.0.0.0~10.255.255.255
B类	公网IP：128.0.0.0~191.255.255.255，私有IP：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255	255.255.0.0(/16)	10	2^14=16384	2^16-2=65534	172.16.0.0~172.31.255.255
C类	公网IP：192.0.0.0~223.255.255.255，私有IP：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255	255.255.255.0(/24)	110	2^21=2097152	2^8-2=254	192.168.0.0~192.168.255.255
D类	224.0.0.0~239.255.255.255（组播地址）
E类	240.0.0.0~247.255.255.255（保留）

按照上述5类的地址分法，C类地址能包含的最大主机数量实在太少了，只有 254 个，B类地址能包含的最大主机数量又太多了比较浪费，于是有了一个折中的方式叫作无类型域间选路，简称 CIDR。
- CIDR：无类型域间选路（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）是一种 IP 地址分配和路由技术，旨在更高效地利用 IPv4 地址空间，并优化路由表的大小。它于 1993 年由 IETF 提出（RFC 1519），用于取代传统的有类网络。在传统的有类网络中，IP 地址被划分为 A、B、C 类等固定子网，而 CIDR 则允许灵活定义子网大小，从而避免了地址浪费和路由表膨胀的问题。 CIDR的核心思想是：
  - 取消固定的类边界: 通过引入可变长度子网掩码（VLSM），允许根据实际需求灵活定义子网大小
  - 使用斜杠表示法（Slash Notation）定义网络前缀长度
伴随着 CIDR 存在的，一个是广播地址，即主机号全为1的地址，如果发送这个地址，所有该网络段下的机器都可以收到；另一个是子网掩码，将子网掩码和 IP 地址进行 AND 计算得到的是网络号。
私有IP：专门用于局域网（LAN）内部通信的 IP 地址，无法直接路由到公共互联网上。这些地址由 IANA 预留，供组织和个人在内部网络中使用。其用于局域网内的设备通信、节省公共 IP 地址资源。