（一）网络层技术总结

1. 网络协议IP

IP配套三个协议：ARP(地址解析协议)，ICMP(网际控制报文协议)，IGMP(网际组管理协议)

1.1 IP地址

A类地址的网络号字段占1个字节，只有7位可供使用（该字段的第一位已固定为0),但可指派的网络号是126个（即128-2)。减2的原因是：

1. IP地址中全0的IP地址是个保留地址，意思是“本网络”；
2. 网络号为127(即011111)保留作为本地软件环回测试:本主机的进程之间的通信之用。

若主机发送一个目的地址为环回地址（例如127.0.0.1)的IP数据报，则本主机中的协议软件就处理数据报中的数据，而不会把数据报发送到任何网络。

IP地址::={<网络号>,<主机号>}

每一个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。从这个意义上说，IP地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：

1. IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号（第一级），而剩下的主机号（第二级）则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了IP地址的管理；

2. 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间以及查找路由表的时间。

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IP地址与硬件地址

从层次的角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址

在网络层和网络层以上使用的是IP地址，而数据链路层及以下使用的是MAC地址。在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报，在局域网的链路层，只能看见MAC帧。

IP数据报中首末地址一直不变，MAC帧中会随着路由器的变换而变化。

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1.2 ARP地址解析协议

ARP协议：通过IP地址找到MAC地址。

每一台主机都设有一个ARP高速缓存,里面有本局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表，这些都是该主机目前知道的一些地址。

当主机A要向本局域网上的某台主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。如有，就在ARP高速缓存中查出其对应的硬件地址，再把这个硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网把该MAC帧发往此硬件地址。如果没有就自动运行ARP，找到B的硬件地址。

广播找B，单播响应

注意：

1. A发出请求，B响应之后，B也会把A的MAC地址存入ARP缓存。
2. ARP缓存中超出生存空间的地址会被删除掉，再广播。
3. ARP只能解决同一局域网的主机/路由器的IP地址和MAC地址。

对于不在同一网络的ip地址，不能通过一次ARP进行解析地址；当然其实也不需要直接知道目标ip的MAC地址，只要知道下一个路由器的地址，接下来的工作就交给下一个路由器继续转发就好了。

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1.3 IP数据报格式

IP数据报格式

1. 总长度： 首部+数据部分

2. 标识： 每产生一个数据报，标识+1，分片后的子数据报拥有相同的标识，标识的意义就是方便分片后的数据报重新组合

3. 标志： 最低位MF=1时表示还有分片；中间位DF=1时表示不能分片

4. 片偏移：在分片前的相对位置，单位是8个字节，也用于分片重组

5. 生存时间(TTL)： 单位是跳数，跳一个路由器->TTL-1

6. 首部校验和：只检验数据报的首部，不检验数据部分

数据链路层协议规定了最大传送单元MTU，总长度大于MTU时，IP数据报会分片