目录

一、IP协议格式

二、IP地址管理

1.动态地址分配&组建私网

1.1 动态地址分配DHCP

1.2 NAT技术组建私网

2. 早期网络划分方式

3. 当前网络划分方式CIDR方案

4. 特殊IP地址

5. 公网与私网（外网与内网）

6. 路由选择

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网络层：负责地址管理与路由选择

一、IP协议格式

4位版本号：

        4/6 表示：ipv4、ipv6。

4位头部长度：

        以4B为单位描述报头大小，IP报头最大为60B，最小为20B。

8位服务器：

        3位优先权字段弃用，1位保留（暂未使用），4位服务类型。

        4位服务类型：最小成本，最高可靠性，最大吞吐率，最小延时。

16位数据报长度：

        限制IP报文必须小于64k。

16位分片标识：

        标识当前分片属于哪个原始报文。

网络层的数据分片：

        在链路层存在一个MTU（最大传输单元），是链路层限制的一个数据帧大小。以太网默认是1500字节。网络层在拿到传输层交付给自己的数据后，会判断封装报头后，是否会大于MTU，如果大于MTU则需要进行数据分片（将大的完整的报文，分割成多个小的报文）。

        网络层会给每个分片都封装一个IP报头，然后发送数据。

        数据到达对端主机后，会进行分片重组，重组为原始报文交付给传输层。但是网络传输就有可能使数据没有按序到达，因此每个分片中都有标识自己属于哪个原始报文，并且标识自己所在原始报文中的位置。

3位标志：

        1位保留，1位禁止分片标志（置1表示不允许分片），1位分片结束标志。

13位分片偏移：

        标识当前分片在原始报文中相对起始的偏移量。

注意：13位分片偏移没办法表示64k的偏移量，所以这个分片偏移是以8B为单位的。因此除了最后一个分片，其他分片一定都是8的整数倍大小。

8位TTL：

        报文生命周期：所能经过的路由器跳数。

8位上层协议类型：

        数据分用的时候，选择当前数据所使用的解析协议。

16位校验和：

        校验数据的一致性。

32位源端IP&32位对端IP：

        描述通信的起点与终点主机。

0~40字节选项数据：

        路由信息……

二、IP地址管理

1.动态地址分配&组建私网

        ipv4地址共有近43亿，但是也出现了不够用的情况，出现了两种解决方案：

1.1 动态地址分配DHCP

        DHCP：动态地址分配，谁上网给谁分配IP地址。

1.2 NAT技术组建私网

        NAT网络地址转换技术。

2. 早期网络划分方式

IP地址的分配是一种分网络的分配，每个子网只分配固定的IP地址。

IP地址组成：网络号+主机号

        网络号：当前IP地址所在子网络的标识；

        主机号：一个主机在其所在子网中的标识。

A类：高1位固定为0，7位网络号，24位主机号，用于组建超大型网络。

        网络号范围：0~127

        IP地址范围：0.0.0.0~127.255.255.255

B类：高2位固定10，14位网络号，16位主机号，用于组建中型网络。

        网络号范围：128.0~191.255

        IP地址范围：128.0.0.0~191.255.255.255

C类：高3位固定110，21位网络号，8位主机号，

        网络号范围：192.0.0~223.255.255

        IP地址范围：192.0.0.0~223.255.255.255

D类、E类

3. 当前网络划分方式CIDR方案

        在早期基础上进行细分，引入了子网掩码。

子网掩码：

        无符号4字节的整数，规则是必须由连续的二进制1组成。

子网掩码作用：

（1）子网划分，限定一个子网的主机号个数。子网掩码取反就是一个子网中的最大主机号。

（2）判断一个IP地址是否属于某个子网。子网掩码与IP地址相与，可以得到子网网络号。

4. 特殊IP地址

（1）127.0.0.1

        本地的虚拟回环网卡地址，用于进行本地的网络回环测试。

（2）255.255.255.255

        全网广播地址。

（3）0.0.0.0

        被识别为本机任意网卡地址（常用于服务端绑定地址）。

（4）主机号全0的IP地址

        表示网络号，是网络标识。

（5）主机号全为1的IP地址

        局域网的广播地址（udp广播）。

5. 公网与私网（外网与内网）

公网（外网）：我们常说的互联网，也叫外网。

私网（内网）：自己用路由器实现的内部通信网络，也叫内网

组建私网的作用：

        使用NAT技术，可以让私网中的大量主机使用同一个对外地址进行上网，节省IP地址的使用。

        因为私网对外通信使用的是对外地址，私网内部的地址对外不可见，因此不同的私网，IP地址可以重复。

用于组建私网的网络：

（1）10.*.*.*

（2）172.16.*.*~172.31.*.*

（3）192.168.*.*

6. 路由选择

每个网络设备上都有一个路由表：

（1）路由表中记录了当前设备所连接的网络信息。

（2）其实在互联网上，每个路由器上不仅只有自己的路由表，还有周围其他路由器的路由表。

（3）路由器将流经路由器的数据目的IP地址与路由表中网络进行比对，看是否属于某个网络，然后进行路径规划，选择转发对象。