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前言
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IP协议
以太网中帧的Type联系为0x0800，表示该帧的网络层协议为IP协议
网络层位于数据链路层和传输层之间，网络层包含很多协议，其中最重要的协议就是IP协议，网络层提供了IP路由功能，理解IP路由除了要属性IP协议的工作机制外，还需要理解IP编址以及如何合理的使用IP地址来设计网络
IP报文头部
包头一共20字节，
- version IPV4 or IPV6
- 头部长度 固定20字节
- 总长度 20字节+上层数据长度
- 标志、标识、片偏移 用于分段
分片
当数据包比链路层MTU大的时候，就可以被分解为很多足够小的片段
- 标志，如果更多分段字段被标为1，则表示该该数据包已经被分段
- 标识，类似于UUID，用于区分不同的分段
- 偏移量，利用分段偏移量进行数据包整合
- IPV6不能分段
TTL 生存时间 Time to Live
- 防止IP数据包在网络中无休止的传输（环路）
- 每经过一次路由TTL值就衰减1
- 当TTL = 0的时候，丢弃数据包
- 利用路由技术，可以进行排错
环路实验
协议号
- 用于识别上层协议
- 1 ICMP
- 17 UDP
- 6 TCP
- 89 OSPF
- 等等
IP地址
- 以点分10进制表示，由32位二进制组成
- 以网络位和主机位两部分：
-
网络位，代表IP地址所属的网段
-
主机位，代表网段上的某个节点
-
由子网掩码决定分界点
-
IP地址分类
A B C三类为单播地址 D类用于组播技术 E类地址用于研究，基本不用
- 0开头的地址被保留起来，代表了所有地址或者没有地址
- 127地址为环回接口，自己设备的虚拟接口，表示自己，测试TCP/IP协议组件
- 因此A类地址地址范围为1-126
- 公网地址 用于Internet,向ISP付费，全球唯一
- 私网地址 用于企业内部网络，不能用于Internet，免费使用，可以重复
- 地址转换 使用私网地址访问Internet，必须转换为公网地址，该技术称为NAT
- A类地址只有1个网段
- B类地址有16个网段
- C类给了256个网段
子网掩码
用于区分网络位和主机位
有类IP地址规划的缺陷：为什么要划分子网
如果都是有类地址编码，会造成地址浪费，IP地址空间只能按照默认的类别使用，例如B类地址，默认掩码是255.255.0.0，意味着这个地址空间有2的16次方个IP，并且该网络号只能用于一个广播域，一个广播域里面的地址空间过于庞大，网络可能被广播报文消耗大量资源。
网络地址 主机地址 广播地址
- 每个网段上都有两个特殊的地址，不能分配给节点 其中0 代表本地 255代表广播
- 主机地址：不全为0也不全为1的地址
子网划分
-
满足不同网络对IP地址的要求
-
实现网络的层次性
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节省IP地址
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默认掩码可以近一步划分，变成了变长子网掩码
-
即像主机位借位操作
网关
报文转发过程中，首先需要确定转发路径以及通往目的网段的接口，然后将报文封装在以太帧中通过指定的物理接口转发出去，如果目的主机与源主机不在同一个网段，报文需要先转发到网关，然后通过网关将报文转发到目的网段。
