网络基础（网络层）

ip协议格式

• 4位版本：标识当前使用Ipv4的ip协议
• 4位首部长度：数值*4=ip协议的首部长度（字节）
• 8位服务类型：前三位表示优先级（弃用），最小延时（ssh ），最大吞吐量（ftp），最高可靠成本，最小成本，1位保留
• 16位总长度=ip_header+数据【tcp/udp+数据【应用层数据】】
• 16位标识：标识分片是否属于同一个UDP数据报

udp数据传递给IP协议需要分片传输吗？为什么？
答：看数据长度是否超过MTU
超过：需要分片传输
没超：不需要分片传输
TCP数据传递给IP需要分片传输吗？为什么？
答：不用，TCP传递的数据一定不会超过MSS

• 3位标志：第一位：保留位；第二位：禁止分片标识位；第三位：标志分片是否结束（1表示后面还有分片，0表示后面没有分片）
• 13位篇偏移：表示分片在整个UDP数据包中的偏移量（相对位置）13位计算的数值*8=偏移的字节数量
• 8位生存时间：经历路由器的最大跳数（最多经过多少个路由器转发）每经历一个路由器转发TTL-1:TTL>0:可以转发；TTL==0：丢弃报文;IP数据包的TTL一般为64；
• 8位协议：记录上层协议，当数据到达接受方的网络层之后，IP协议通过8位协议决定到底传递给传输层的哪个协议
• 32位源IP
• 32位目的IP

ip地址管理

ip地址

无符号32位整数
将32个比特位分为两部分，一部分代表网络号，一部分代表主机号

• 网络号：标识一改子网，子网内可以有多个IP地址，相互连接的两个子网不能拥有相同的子网号
• 主机号：在同一网络号当中标识不同的主机，同一个子网内的主机，不能拥有相同的主机号

分类

• A类

1.最高位固定为0，网络号7位，24位主机号
2.网络号的范围：00000000~01111111【0-127】；A类有128个网络号，128个网段
3.一个网段中有2^24个IP地址
A类IP地址范围为：0.0.0.0~127.255.255.255

• B类
  

1.最高位固定为10，网络号位14位，16位主机号
2.网络号范围10000000 00000000~10111111 11111111
3.一个网段2^16个IP地址（65536）

• C类
  

1.最高位固定为110，网络号21位，8位的主机号
2.网络号的范围：110 00000 00000000 00000000 ~110 11111 11111111 111111
3.一个网段有2^8个IP地址
4.C类IP地址范围：192.0.0.0~223.255.255.255

注意
每一个网段当中都有一个网络号和一个广播号
网络号：主机全部为0的IP地址就是当前子网的主机号
广播号：主机号全部为1的IP地址就是当前子网的广播号
特殊的IP地址：127.0.0.1：本地回环地址，用于测试本地网络协议栈
0.0.0.0：代表本地所有网卡地址

CIDR方式

早起的IP地址分配方式比较粗暴，按照网段进行分配，可能存在浪费情况，作业引入了CIDR方式，想要更加精确化的划分子网

• 引入子网掩码，用子网掩标识IP地址中的网络地址和主机地址
• 子网掩码：无符号的32位整数。 子网掩码必须是从最高的比特位到低位的某个比特位之前全部为1，才是有效的子网掩码
• 计算公式：网络号=IP地址&子网掩码
• 最大主机号=~（子网掩码取反）【取反之后，有多少个比特位位1，则表示主机号使用了多少个比特位，有多少个比特位为0则表示网络号用了多少个比特位】

私网IP

• 私网IP不具备访问互联网的效力，不能访问互联网资源
• 私网IP存在3个段
  
• 私网IP的意义：私网IP可以进行复用，可以使用私网IP构建私网网络，缓解IP地址枯竭的问题

路由选择

WAN/LAN口

• WAN口：连接上级路由器
• LAN口：用来组建路由器子网

路由查找规则

路由查找就是通过目的IP查找去往下一个节点的路由（确定方案），怎么去有数据链路层实施（具体实施）

• 路由的过程：路由的过程就是这样一跳一跳（Hop by Hop）问路的过程，所谓“一跳”就是数据链路层中的一个区间，具体在以太网中指从源MAC地址到目的MAC地址直接的帧传输区间

• 路由表：route命令：查看主机维护的路由表

• 规则

1.依次对比每一条路由项，目的IP&子网掩码，得到的结果是一个去往目标网络/主机地址
先和非网管的路由项进行对比
再和网关理由项对比
2.求一个去往目标网络/主机自动和路由项的Destination进行对比
如果没有对比上，则表示不是往该条路转发
如果对比上了，则表示是往该条路转发，如果是网关，则向上级转发设备转发，让上级路由器再次进行转发
3.如果G标志的条目表示目的网络地址是与本机接口直接相连的网络，不必经路由器转发