计算机网络原理（网络层）

目录

 

网络层

1. IP协议

2. 网段划分 

2.1 划分方式

2.2 特殊的IP地址

2.3 IP地址的数量限制

3. 路由

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网络层

在复杂的网络环境中确定一个合适的路径

1. IP协议

基本概念

主机: 配有IP地址, 但是不进行路由控制的设备

路由器: 即配有IP地址, 又能进行路由控制

节点: 主机和路由器的统称

协议头格式

8位服务类型（TOS） 

16位标识  + 3位标志字段 + 13位分片偏移

 

 

8位生存时间

 8位协议: 表示上层协议的类型

 16位头部校验和: 使用CRC进行校验, 来鉴别头部是否损坏

32位源地址和32位目标地址: 表示发送端和接收端

2. 网段划分 

IP地址分为两个部分, 网络号和主机号

网络号: 保证相互连接的两个网段具有不同的标识

主机号: 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

2.1 划分方式

1) 传统的方式. ABCDE五类IP地址~

 2) 通过"子网掩码"来进行划分~

子网掩码也是一个32位的整数

特点就是,从二进制的角度看,前半部分都是1,后半部分都是0

拿着子网掩码和IP地址进行按位与操作,得到的结果就是网络号.剩下的部分就是主机号~~

2.2 特殊的IP地址

将IP地址中的主机地址全部设为0, 就成为了网络号, 代表这个局域网

将IP地址中的主机地址全部设为1, 就成为了广播地址, 用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包

127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试,通常是127.0.0.1

 

 2.3 IP地址的数量限制

IP地址(IPv4)是一个4字节32位的正整数. 那么一共只有 2的32次方 个IP地址, 大概是43亿左右. 而TCP/IP协议规定, 每个主机都需要有一个IP地址

 解决方案:

1.动态分配IP地址

如果某个设备不上网,就不分配，只给上网的分配，治标不治本~~

2.NAT机制

把IP地址分成"外网IP""内网IP"

用一个"外网IP"代替N个"内网IP"

ip不够，端口来凑

 

NAT和代理服务器的区别：

3. 使用ipv6协议 

3. 路由

在复杂的网络结构中, 找出一条通往终点的路线

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地址之间的帧传输区间

 

IP数据包的传输过程也和问路一样

当IP数据包, 到达路由器时, 路由器会先查看目的IP

路由器决定这个数据包是能直接发送给目标主机, 还是需要发送给下一个路由器

依次反复, 一直到达目标IP地址

那么如何判定当前这个数据包该发送到哪里呢? 这个就依靠每个节点内部维护一个路由表 

 

 

路由表可以使用route命令查看

如果目的IP命中了路由表, 就直接转发即可

路由表中的最后一行,主要由下一跳地址和发送接口两部分组成,当目的地址与路由表中其它行都不匹配时,就按缺省路由条目规定的接口发送到下一跳地址

 

这台主机有两个网络接口,一个网络接口连到192.168.10.0/24网络,另一个网络接口连到 192.168.56.0/24网络

路由表的Destination是目的网络地址,Genmask是子网掩码,Gateway是下一跳地址,Iface是 发送接口,Flags中的U标志表示此条目有效(可以禁用某些 条目),G标志表示此条目的下一跳地 址是某个路由器的地址,没有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