计算机网络笔记六（网络层:基础概念、IP协议、ICMP协议）

1.网络层基础

1.1补充

1.1.1打个比方

比如：应用层就是需要发送或者接收快递的人，IP地址就是接收或者发送人的住址，端口号就是房间里哪个人。那么需要发送快递，传输层就相当于快递公司，快递公司各有各的特点，有保证实时性的，有保证可靠的等等，网络层相当于传输过程中的一个个中转站，快递包裹从哪里来又到哪里去是它需要负责的。数据链路层就是快递员，他负责包裹的实际传输，是开飞机去传输包裹，还是开车去传输包裹？（粗浅看法，若有问题，后期更改）

1.1.2各层传输的数据单元

1.报文(message)
报文是网络中交换与传输的数据单元，也是网络传输的单元。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短不需一致。报文在传输过程中会不断地封装成分组、包、帧来传输，封装的方式就是添加一些控制信息组成的首部，那些就是报文头。

2.分组(packet)
分组是在网络中传输的二进制格式的单元，为了提供通信性能和可靠性，每个用户发送的数据会被分成多个更小的部分。在每个部分的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，有时也会加上尾部，就构成了一个分组。

3.数据包(data packet)
数据包是TCP/IP协议通信传输中的数据单元，也称为“包”。是指自包含的，带有足够寻址信息，可独立地从源主机传输到目的主机，而不需要依赖早期的源主机和目的主机之间交换信息以及传输网络的数据包。

4.数据报(datagram)
面向无连接的数据传输，其工作过程类似于报文交换。采用数据报方式传输时，被传输的分组称为数据报。

5.帧(frame)
帧是数据链路层的传输单元。它将上层传入的数据添加一个头部和尾部，组成了帧。

应用层 —— 消息 ( message)
传输层 —— 报文段，数据段(segment)
网络层 —— 分组、数据包（packet, datagram）
链路层 —— 帧（frame）
物理层 —— P-PDU（bit）
（《计算机网络——自顶向下方法》）

1.2网络层相关概念

1.2.1网络层功能

网络层向上只提供简单的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务，这里数据报就是IP数据报也就是分组。

1.2.2过程

在网络层，数据传输的基本单位是数据包（也称为分组）。在发送方，传输层的报文到达网络层时被分为多个数据块，在这些数据块的头部和尾部加上一些相关控制信息后，即组成了数据包（组包）。数据包的头部包含源结点和目标结点的网络地址（逻辑地址）。在接收方，数据从低层到达网络层时，要将各数据包原来加上的包头和包尾等控制信息去掉（拆包），然后组合成报文，送给传输层。

1.2.3网络层相关协议

1>地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol）
2>网际控制报文协议 ICMP（Internet Control Message Protocol）
3>网际组管理协议 IGMP（Internet Group Management Protocol）
4>网际协议 IP（Internet Protocol）

1.3子网划分

1.3.1IP地址组成及其分类

目前的IP地址是“IPv4”地址

IP地址有两部分组成
①网络号码字段（net-id），用于区分不同网络。
②主机号码字段（host-id）,用于区分一个网络内的不同主机

IP地址的分类 分三个部分进行讲述：
① 五类IP
② 特殊用途的IP
③ 私有IP

1 .五类IP
IPV4地址分为五类。
A: 0.0.0.0-127.255.255，其中段0和127不可用
B: 128.0.0.0-191.255.255.255
C: 192.0.0.0-223.255.255.255
D: 224.0.0.0-239.255.255.255
E: 240.0.0.0-255.255.255.255，其中段255不可用
这其中除了段0和段127之外，还有一些IP地址因为有其他的用途，是不可以用作普通IP的。还有一部分被用作私有IP地址。

2 .特殊用途的IP
将这些特殊的IP地址分为三类，特殊IP地址、环回地址以及广播地址。
①特殊IP地址
如255.255.255.255。这个地址为本地广播地址
如0.0.0.0。如果作为网络地址，代表的意思是任何网络。作为主机接口地址，那就是这个这个网络上的这个主机的接口，一般作为请求分配地址时，发送DHCP请求报文源IP地址
②环回地址
A类网络地址127是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，叫做环回地址（loopback address）。无论什么程序，一旦使用环回地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。
含网络号127的分组不能出现在任何网络上。 　　
③广播地址
TCP/IP规定，主机号全为"1"的网络地址用于广播之用，叫做广播地址。所谓广播，指同时向同一子网所有主机发送报文。

3 私有IP
与私有IP地址对应的是公有地址（Public address），由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。

私有IP的出现是为了解决公有IP地址不够用的情况。从A、B、C三类IP地址中拿出一部分作为私有IP地址，这些IP地址不能被路由到Inter