计算机网络-网络层学习笔记（1）

1. 网络层提供两种服务。一种是虚电路，一种是数据报。
2. 因特网设计思路：网络层向上只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交付的数据报服务。尽最大努力即不可靠。
3. 主要区别：

	虚电路（vc）	数据报服务
思路	网络保障通信	主机保障通信
建立连接	必须	不需要
终点地址	建立连接时使用	每个分组都需要
分组转发	同一路由	分组独立选择路由
节点故障	停止工作	路由线路变化
分组顺序	发送顺序	自由顺序
差错处理	网络、主机负责	主机负责

4. 网际协议IP有三个配套协议（地址解析协议ARP，网际控制报文协议ICMP，网际组管理协议IGMP）逆地址解析协议RARP与ARP配合使用，后弃用。
5. IGMP/ICMP经常使用IP，IP经常使用ARP。

虚拟互联网络

1. 没有一种单一的网络能够适应用户的所有需求。
2. 要使用中间设备将其连接。如物理层的转发器，数据链路层的网桥/桥接器，网络层的路由器，网络层以上的网关。其中转发器，网桥只是把原有网络扩大，并不是网络互连。
3. IP协议将异构的网络互连起来，在网络层上看起来是一个统一的网络。
4. 本网络交付为直接交付。否则为间接交付，最后一步直接交付。
5. 路由器只有三层协议栈。

IP历史

IP有三个进化过程，1、分类IP。2、子网的划分。3、构成超网（无分类IP）。

分类IP

1. 分类IP简单的说有ABC等多个类，每个类都有两个部分组成（网络号和主机号）只不过每个类的两部分所占比例不同。
   其中网络号在全世界互联网范围内唯一，主机号在一个网络号中唯一。
   由此IP地址在因特网中唯一。
2. ABC类称为单播地址。D为多播地址。E为保留以便今后使用的地址。ABC三类是为了满足不同的用户需求。
3. IP地址为32位。一般每8位一个单位，以十进制表示，加上点。就是点分十进制记法。
4. A类：
   网络号为7位。（第一位固定位0）所以网络号是126个（2^7-2）（减2：全为0表示本网络。7位全为1是本地软件的环回测试）
   主机号占3个字节，有（2^24-2）个（减2：全0表示本主机，全1表示所以主机。）
   A类地址占整个网络50%（2 ^ 32 - 2 ^ 31=剩余网址）
5. B类：
   网络号2字节，前二位为10，剩下的14位不存在减2的问题。但128.0.0.0是不指派的。所以最后数量为（2^14-1）
   主机号（2^16-2）
   B类占整个IP的25%
6. C类：
   前三位：110。192.0.0.0不指派。占整个IP12.5%

总结

	网络号字节	固定位	可使用网络号	可指派网络号	特殊网络号	特殊网络号	主机数	整个地址占比
A	1	0	7位	2^7-2	全0，本网络	全1，环回测试	2^24-2	50%
B	2	10	14位	2^14-1	128.0.0.0不指派		2^16-2	25%
C	3	110	21位	2^21-1	192.0.0.0不指派		2^8-2	12.5%

重要特点

1. IP地址由两部分组成，是分等级的地址结构。好处：管理机构分配地址只需分配网络号。路由器依据网络号查询路由表，省时省空间。
2. IP地址是主机和网络的接口，一个主机连接到两个网络，称为多归属主机。而路由器至少有两个不同的IP。
3. 有相同的网络号称为一个网络。因此转发器，网桥连接起来的还是一个网络。
4. 所有分配到网络号的网络是平等的。

IP地址与硬件地址

硬件地址（物理地址）是数据链路层和物理层使用的。
IP地址是网络层及向上使用的。是逻辑地址。
MAC首部{ IP首部 || IP内容 }MAC尾部
由上，在数据链路层，IP的首部地址是不可见的，只有MAC有地址。

1. 网络层抽象的互联网上只能看到IP数据报。且首部地址始终是原地址和目的地址。路由器的IP地址不出现在首部。
   而数据链路层的MAC帧的硬件地址是一段一段的变化的。
2. 路由器转发时只根据目的地址转发。不考虑原地址。
3. 在局域网的链路层，只能看到MAC帧。