軟體地址在網路層使用

㈠ 為什麼網路層要使用IP地址，而不直接使用物理地址

實用性吧，在一個地區的IP
地址網段是固定的，在一個區域網內可能用到的公網IP地址可能就一個，私有IP不算，這樣可以彌補IP地址的不足，如果全是根據物理地址或者說MAC地址的話去劃分IP，沒那麼多IP
可用，IPV6比現在IPV4的基礎上就多了很多可用IP，並且通常的工程劃分都是根據地域劃分IP地址，便於網路工程師的管理和運營商的經營，如果是根據物理地址的話，你把電腦從上海帶到北京，你地址不變，你要想管理者要多花費多少工夫。

㈡ 計算機網路_網路層

在計算機網路領域，網路層應該向運輸層提供怎樣的服務（面向連接還是無連接）曾引起了長期的爭論，爭論焦點的實質就是：在計算機通信中，可靠交付應當由誰來負責？是 網路 還是 端系統

只是一條 邏輯上的連接 ，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉發方式傳送，並不是真正建立了一條物理連接。

請注意，電路交換的 電話通信 是先建立了一條 真正的連接 。因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但並不完全一樣。

數據報服務

網際協議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協議之一，與IP協議配套使用的還有三個協議

互連在一起的網路要進行通信，會遇到許多問題要解決

網路互連要使用一些中間設備
中間設備 又稱為 中間系統 或 中繼 系統

如果我們只從網路層考慮問題，那麼IP數據報就可以想像是在網路層中傳送。

每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成，其中一個 欄位是 網路號 net-id ，它標志主機（或路由器）所連接到的網路，而另一個欄位則是**主機號 host-id
**，它標志該主機（或路由器）
可以記為

觀察上圖

比較重要的一點是要區別IP地址與 硬體地址 的區別

從層次的角度來看， 物理地址是數據鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網路層和以上使用的地址，是一種邏輯地址（稱IP地址是邏輯地址是因為IP地址是用 軟體實現的）

有 四個A類網路 通過三個路由器連接在一起，每個網路上都可能有成千上萬個主機。可以想像，若按目的主機號來製作路由表，則所得出的路由表就會過於龐大。丹若按主機所在的 網路地址 來製作路由表，那麼每一個路由器中的路由表就只包含 四個項目 。這樣可以大大簡化路由表。

使用這樣的簡化圖，我們可以不用關心某個網路內部的具體拓撲結構及連接在該網路上有多少台計算機，他還強調了在互聯網上轉發分組時，是 從一個路由器轉發到下一個路由器 。

根據目的網路地址就能確定下一跳路由器，這一點做的結果是：

雖然網際網路所有分組轉發都是 基於目的主機所在的網路 ，但在大多數情況下都允許有這樣的特例，即對特定的目的主機指明一個路由。這種路由叫做 特定主機路由 ，採用特定主機路由可使網路管理人員能更方便地控制網路和測試網路，同時也可在需要考慮某種安全問題時採用這種特定主機路由。

IP 數據報的首部中 沒有地方 可以用來指明「下一跳路由器的 IP 地址」，當路由器收到待轉發的數據報， 不是 將下一跳路由器的 IP 地址填入 IP 數據報，而是 送交下層的網路介面軟體 。網路介面軟體使用 ARP 負責將下一跳路由器的 IP 地址轉換成 硬體地址 ，並將此硬體地址放在鏈路層的** MAC 幀 的首部，然後根據這個 硬體地址**找到下一跳路由器。

(1) 從數據報的首部提取目的主機的 IP 地址 D, 得出目的網路地址為 N。
(2) 若網路 N 與此路由器直接相連，則把數據報直接交付目的主機 D；否則是間接交付，執行(3)。
(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行(4)。
(4) 若路由表中有到達網路 N 的路由，則把數據報傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執行(5)。
(5) 若路由表中有一個默認路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行(6)。
(6) 報告轉發分組出錯。

在 ARPANET 的早期，IP 地址的設計確實不夠合理。

從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個「子網號欄位」，使兩級的 IP 地址變成為三級的 IP 地址。這種做法叫作劃分子網(subnetting) 。劃分子網已成為網際網路的正式標准協議。

請注意現在子網號為3的網路的 網路地址 是145.13.3.0（既不是原來兩級的IP地址的網路地址145.13.0.0，也不是簡單的子網號3），為了使路由器能很方便的從數據報中的目的IP地址中提取所要找的子網的網路地址，路由器就要使用三級IP地址的子網掩碼（如上圖，三級IP地址的子網掩碼），它也是32位，由一串1和跟隨的一串0組成。子網掩碼中的1對應於IP地址中原來二級地址中的16位網路號加上新增加的8位子網號，而子網掩碼中的0對應於現在的8位主機號。 雖然RFC文檔中沒有規定子網掩碼中的一串1必須是連續的，但卻極力推薦在子網掩碼中選用連續的1，以避免發生錯誤

不管有沒有劃分子網，只要把子網掩碼和IP地址進行逐位相 與 運算，就立即得出網路地址來，這樣路由器處理到來的分組時可以採用相同的演算法。

歸納下上述的要點，從網路145.13.0.0外面看，這就是一個普通的B類網路，但進入這個網路後（即到了路由器），就看到了還有許多網路（即劃分了子網後的許多網路），其網路地址為145.13.x.0（這里x可以表示不同的數值），而這些網路的子網掩碼都是24個連1跟上8個連0。總之，在這個網路的內外，看到的網路是不同的

為了更便於查路由表，現在網際網路的標准規定：所有的網路都必須使用子網掩碼，同時在路由器的路由表中也必須有子網掩碼這一欄。如果一個網路不劃分子網，那麼該網路的子網掩碼就使用默認子網掩碼，默認子網掩碼中1的位置和IP地址中的網路號欄位正好相對應。因此，若用默認子網掩碼和某個不劃分子網的IP地址逐位相與，就應當能夠得出該IP地址的網路地址來，這樣做可以不用查找該地址的類別位就能知道這是哪一類的IP地址 （書上原話 沒懂 ！！！！）

P137有一個表格寫B類子網劃分選擇（使用固定長度子網）

有一個例題請見教材P139

劃分子網在一定程度上緩解了網際網路在發展中遇到的困難。然而在 1992 年網際網路仍然面臨三個必須盡早解決的問題，這就是：

無分類的兩級編址的記法是：

CIDR 還使用 斜線記法 (slash notation)，它又稱為 CIDR記法 ，即在 IP 地址後面加上一個斜線「/」，然後寫上網路前綴所佔的位數（這個數值對應於三級編址中子網掩碼中 1 的個數）。CIDR 把網路前綴都相同的連續的 IP 地址組成 「CIDR 地址塊」 。

為了更方便的進行路由選擇，CIDR使用32位的地址掩碼，地址掩碼由一串1和一串0組成，而1的個數就是網路前綴的長度。例如/20地址塊的地址掩碼是：11111111 11111111 11110000 00000000 20個連續的1，斜線記法中，斜線後面的數字就是地址掩碼中1的個數

這個 ISP 共有 64 個 C 類網路。如果不採用 CIDR 技術，則在與該 ISP 的路由器交換路由信息的每一個路由器的路由表中，就需要有 64 個項目。但採用地址聚合後，只需用路由聚合後的 1 個項目 206.0.64.0/18 就能找到該 ISP。

// 這里還沒太懂.... 就是共有多少個幾類網路那裡

報文格式

ICMP差錯報告報文的數據欄位的內容

㈢ TCP/IP有哪幾層，各層的功能是什麼

TCP/IP是有共網路介面層，網路層，運輸層和應用層共四層協議系統。

第一層是應用層，功能是服務於應用進程的，就是向用戶提供數據加上編碼和對話對的控制。

第二層是運輸層，功能是能夠解決諸如端到端可靠性和保證數據按照正確的順序到達。包括所給數據應該送給哪個應用程序。

第三層是網路層，功能是進行網路連接的建立，和終止及IP地址的尋找最佳途徑等功能。

第四層是網路介面層，功能是傳輸數據的物理媒介，是數據包從一個設備的網路層傳輸到另外一個設備的網路層的方法。還有控制組成網路的硬體設備。

(3)軟體地址在網路層使用擴展閱讀：

TCP/IP協議不僅僅指的是TCP和IP兩個協議，而是指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協議構成的協議簇， 只是因為在TCP/IP協議中TCP協議和IP協議最具代表性，所以被稱為TCP/IP協議。

TCP/IP協議產生過程為：

（1）1973年，卡恩與瑟夫開發出了TCP/IP協議中最核心的兩個協議：TCP協議和IP協議。

（2）1974年12月，卡恩與瑟夫正式發表了TCP/IP協議並對其進行了詳細的說明。同時，為了驗證TCP/IP協議的可用性，使一個數據包由一端發出，在經過近10萬km的旅程後到達服務端。

在這次傳輸中，數據包沒有丟失一個位元組，這成分說明了TCP/IP協議的成功。

（3）1983年元旦，TCP/IP協議正式替代NCP，從此以後TCP/IP成為大部分網際網路共同遵守的一種網路規則。

（4）1984年，TCP/IP協議得到美國國防部的肯定，成為多數計算機共同遵守的一個標准。

（5）2005年9月9日卡恩和瑟夫由於他們對於美國文化做出的卓越貢獻被授予總統自由勛章。

TCP/IP協議能夠迅速發展起來並成為事實上的標准，是它恰好適應了世界范圍內數據通信的需要。它有以下特點：

（1）協議標準是完全開放的，可以供用戶免費使用，並且獨立於特定的計算機硬體與操作系統。

（2）獨立於網路硬體系統，可以運行在廣域網，更適合於互聯網。

（3）網路地址統一分配，網路中每一設備和終端都具有一個唯一地址。

（4）高層協議標准化，可以提供多種多樣可靠網路服務。

參考資料：網路——TCP/IP協議

㈣ 計算機網路——4.網路層

將網路互連並能夠互相通信，會遇到許多問題，例如：不同的定址方案(不同的網路可能地址的表示位數不同)，不同的最大分組長度(最大幀長)，不同的網路接入機制，不同的超時控制，不同的差錯恢復方法......

如何 將異構的網路互相連接起來 ：使用一些 中間設備(中間系統)(中繼系統) ：

1.IP地址及其表示方法
IP地址就是給每個連接在互聯網上的 主機(或路由器) 分配一個在全世界范圍內是 唯一的32位 的標識符。IP地址由互聯網名字和數字分配機構(ICANN)進行分配。分配給ISP，然後用戶再通過ISP申請到一個IP地址。
2.IP地址的編址方式

後續還有 NAT 和 IPv6 這些方法

正常使用ABC三類，DE兩類用作科研或者其他一般不開放使用。D類地址還是多播地址

A類地址：

B類地址：

C類地址：

3.特殊IP地址

4.IP地址的一些重要特點

IP地址與硬體地址是不同的地址

通信時使用的兩個地址：

每個介面都有兩個地址，網路層及以上的使用IP地址，數據鏈路層和物理層使用MAC地址(物理地址)
1.地址解析協議ARP的作用

3.ARP分組的傳輸

4.ARP高速緩存的作用

5.ARP欺騙
網路上的任意一台主機，在 沒有接收到ARP請求 的情況下，可以 主動發送ARP響應 。

6.應當注意的問題

7.使用ARP的四種典型情況

假設現在有四個A類網路通過三個路由器連接在一起，而每個網路上都有成千上萬台主機，如果按照目的主機的主機號來製作路由表，那麼一個路由表就有 成千上萬行 ，這樣路由表的內存會過於龐大，因此我們按照 目的主機所在網路地址 來製作路由表，相當於 歸類紀錄 ，這樣的話每個路由表只需要幾行就可以，會大大簡化。如下圖：

2.特定主機路由 ：雖然互聯網所有的分組轉發都是基於 目的主機所在的網路 ，但是在大多數情況下，都允許有一個特例，即 指定某個網路中的某一台主機填入路由表 ，採用特定主機路由可以使網路管理人員 更方便地控制網路和測試網路 ，同時也考慮到某種 安全問題 。
3.默認路由 ：假如現在有一個分組的地址為1.2.3.4那麼它的網路地址就是1.0.0.0，但是在路由表中沒有記錄，那麼路由器就不知道該轉發給誰，怎麼轉發，就會將這個分組丟棄，為了避免這種情況，有了默認路由，一旦出現 找不到目的地址的分組 ，就 由默認路由轉發 (或者說 默認路由能夠匹配所有的地址 )。但同時 默認路由的優先順序是最小的 ，也就是 只有在找不到的情況下才會使用 ，找到了的話就不會用默認路由。採用默認路由可以 減少路由表所佔用的空間和搜索路由表所用的時間 ，如果主機連接在一個 小網路 上，並且這個網路只用一個路由器與互聯網連接，那麼這種情況非常適合使用默認路由。例如下圖：

1.從兩級IP地址到三級IP地址
早期IP地址的不合理設計：IP地址浪費極大，因此對分類的IP地址做了一個改進，劃分子網：在IP地址中增加一個"子網號欄位"，使原本的兩級地址(網路號，主機號)變成三級地址(網路號，主機號，子網號)，如下圖所示：

例如：

3.子網掩碼

規則：

(6).報告轉發分組出錯

1.網路前綴
劃分子網雖然在一定程度上解決了困難，但是並 沒有從根本上解決 ，仍然有幾個問題：

2.CIDR的特點
CIDR是在 變長子網掩碼(VLSM) 的基礎上進一步提出的，它的全稱為 無分類域間選擇(CIDR) 。
主要特點：

3.路由聚合

4.CIDR記法的其它形式

5.CIDR地址塊劃分

㈤ 計算機網路-4-2-分類的IP地址

有關IP最重要的文檔就是互聯網的正式標准 RFC 791

整個互聯網就是一個 單一，抽象的網路 ，IP地址就是給互聯網上的每一台主機（或者路由器）的每一個介面分配一個在全世界范圍內都是唯一的32位的標識符。 IP地址的出現是為了我們更方便的定址 。 IP地址現在是由 ICANN 進行分配。

IP地址編碼三大階段:

所謂的 分類的IP地址 就是將IP地址劃分為若干個固定類，每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成。第一個欄位為 網路號 ，第二個欄位為 主機號 ，一個網路號在整個互聯網范圍內必須是唯一的，一個主機號在某一個網路區間內必須是唯一的。
由此可見， 一個IP地址在整個互聯網范圍都是唯一的 。
這種兩級的IP地址可以記為：

IP地址不僅僅指明一台主機，還指明該主機所連接到的互聯網路。

注意這里A類，B類，C類都是單播地址（一對一通信），且是最常用的。D類地址用於多播（一對多通信），E類地址保留為以後使用。

A類地址：網路號欄位佔1個位元組，只有7位可以使用(該欄位的第一位已經固定為0)，可以指派的網路號是 -2=126個。-2的目的是：

A類地址主機號佔3個位元組（24位）,因此每一個A類網路中最大的主機數位 -2=16777214,-2的原因是

B類地址：網路號欄位有2個位元組16位，但前兩位(1 0)已經固定了，只剩下14位可以進行分配。因為網路號欄位後面的14位不論如何取值也不可能出現使整個2位元組的網路號欄位變為全0或全1，因此這里網路書-2的問題。但實際上B類網路地址128.0.0.0是不指派的，而可指派的B類最小網路地址是128.1.0.0.因此B類地址可指派的的網路數為 -1,即16383，B類地址的每一個網路上最大的主機數是 -2,即65534，這里減2的目的是因為要扣除全0和全1的主機號。

C類地址：網路號3個位元組24位，網路號前必須是110，因此還有24-3=21位可以進行分配，C類地址可指派的網路總數是 -1，即2097151個。C類地址主機伍桐位佔1個位元組，即8位，每一個C類地址的最大主機數為 -2,即254個。

這樣我們就得出了如圖4-2所表示腔橋坦的IP地址的指派范圍：

圖4-3給出了一般不使用的特殊IP地址，這些地址只能在特定的情況下使用:

IP地址具有如下特徵

硬體地址與IP地址的區別

從層次上來看，物理地址是數據鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網路層及其上層使用的地址，因此也叫做邏輯地址(IP地址是用軟體實現的)。

在發送數據的時候，數據從高層下到低層，然消告後才能在通信鏈路上通信，使用IP地址的數據報一旦交給了數據鏈路層，就會被封裝成MAC幀。MAC幀在傳輸的時候使用的源地址和目的地址都是硬體地址，這兩個硬體地址都寫入了MAC幀的首部中。

連接在通信鏈路上的設備（主機或者路由器）在收到MAC幀的時，根據MAC幀首部中的硬體地址決定收下還是丟棄。只有在剝去MAC幀的首部和尾部才能把MAC幀的數據上交到網路層後，網路層才能在IP數據報的首部找到源IP地址和目的IP地址。

當IP數據報放到鏈路層的MAC幀中，整個IP數據報就成了MAC的數據，因此在數據鏈路層看不到數據報的IP地址。

如圖4-9(a)畫的是三個區域網使用兩個不同的路由器R1和R2互連起來。現在主機H1和H2進行通信，這兩台主機的IP地址分別是IP1和IP2，而它們的硬體地址分別為HA1和HA2。通信的路徑是：H1->經過R1轉發->再經過R2轉發->H2。路由器R1因同時連接到兩個區域網上，因此它有兩個硬體地址，即HA3和HA4，同理，路由器R2也有兩個硬體地址HA5和HA6。

圖4-9(b)特別強調了IP地址與MAC地址之間的關系,表4-4歸納了這種區別。

這里要強調幾點