软件地址在网络层使用

㈠ 为什么网络层要使用IP地址，而不直接使用物理地址

实用性吧，在一个地区的IP
地址网段是固定的，在一个局域网内可能用到的公网IP地址可能就一个，私有IP不算，这样可以弥补IP地址的不足，如果全是根据物理地址或者说MAC地址的话去划分IP，没那么多IP
可用，IPV6比现在IPV4的基础上就多了很多可用IP，并且通常的工程划分都是根据地域划分IP地址，便于网络工程师的管理和运营商的经营，如果是根据物理地址的话，你把电脑从上海带到北京，你地址不变，你要想管理者要多花费多少工夫。

㈡ 计算机网络_网络层

在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（面向连接还是无连接）曾引起了长期的争论，争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是 网络 还是 端系统

只是一条 逻辑上的连接 ，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，并不是真正建立了一条物理连接。

请注意，电路交换的 电话通信 是先建立了一条 真正的连接 。因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。

数据报服务

网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有三个协议

互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题要解决

网络互连要使用一些中间设备
中间设备 又称为 中间系统 或 中继 系统

如果我们只从网络层考虑问题，那么IP数据报就可以想象是在网络层中传送。

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个 字段是 网络号 net-id ，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是**主机号 host-id
**，它标志该主机（或路由器）
可以记为

观察上图

比较重要的一点是要区别IP地址与 硬件地址 的区别

从层次的角度来看， 物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上使用的地址，是一种逻辑地址（称IP地址是逻辑地址是因为IP地址是用 软件实现的）

有 四个A类网络 通过三个路由器连接在一起，每个网络上都可能有成千上万个主机。可以想象，若按目的主机号来制作路由表，则所得出的路由表就会过于庞大。丹若按主机所在的 网络地址 来制作路由表，那么每一个路由器中的路由表就只包含 四个项目 。这样可以大大简化路由表。

使用这样的简化图，我们可以不用关心某个网络内部的具体拓扑结构及连接在该网络上有多少台计算机，他还强调了在互联网上转发分组时，是 从一个路由器转发到下一个路由器 。

根据目的网络地址就能确定下一跳路由器，这一点做的结果是：

虽然因特网所有分组转发都是 基于目的主机所在的网络 ，但在大多数情况下都允许有这样的特例，即对特定的目的主机指明一个路由。这种路由叫做 特定主机路由 ，采用特定主机路由可使网络管理人员能更方便地控制网络和测试网络，同时也可在需要考虑某种安全问题时采用这种特定主机路由。

IP 数据报的首部中 没有地方 可以用来指明“下一跳路由器的 IP 地址”，当路由器收到待转发的数据报， 不是 将下一跳路由器的 IP 地址填入 IP 数据报，而是 送交下层的网络接口软件 。网络接口软件使用 ARP 负责将下一跳路由器的 IP 地址转换成 硬件地址 ，并将此硬件地址放在链路层的** MAC 帧 的首部，然后根据这个 硬件地址**找到下一跳路由器。

(1) 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。
(2) 若网络 N 与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机 D；否则是间接交付，执行(3)。
(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。
(4) 若路由表中有到达网络 N 的路由，则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。
(5) 若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。
(6) 报告转发分组出错。

在 ARPANET 的早期，IP 地址的设计确实不够合理。

从 1985 年起在 IP 地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的 IP 地址变成为三级的 IP 地址。这种做法叫作划分子网(subnetting) 。划分子网已成为因特网的正式标准协议。

请注意现在子网号为3的网络的 网络地址 是145.13.3.0（既不是原来两级的IP地址的网络地址145.13.0.0，也不是简单的子网号3），为了使路由器能很方便的从数据报中的目的IP地址中提取所要找的子网的网络地址，路由器就要使用三级IP地址的子网掩码（如上图，三级IP地址的子网掩码），它也是32位，由一串1和跟随的一串0组成。子网掩码中的1对应于IP地址中原来二级地址中的16位网络号加上新增加的8位子网号，而子网掩码中的0对应于现在的8位主机号。 虽然RFC文档中没有规定子网掩码中的一串1必须是连续的，但却极力推荐在子网掩码中选用连续的1，以避免发生错误

不管有没有划分子网，只要把子网掩码和IP地址进行逐位相 与 运算，就立即得出网络地址来，这样路由器处理到来的分组时可以采用相同的算法。

归纳下上述的要点，从网络145.13.0.0外面看，这就是一个普通的B类网络，但进入这个网络后（即到了路由器），就看到了还有许多网络（即划分了子网后的许多网络），其网络地址为145.13.x.0（这里x可以表示不同的数值），而这些网络的子网掩码都是24个连1跟上8个连0。总之，在这个网络的内外，看到的网络是不同的

为了更便于查路由表，现在因特网的标准规定：所有的网络都必须使用子网掩码，同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏。如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认子网掩码，默认子网掩码中1的位置和IP地址中的网络号字段正好相对应。因此，若用默认子网掩码和某个不划分子网的IP地址逐位相与，就应当能够得出该IP地址的网络地址来，这样做可以不用查找该地址的类别位就能知道这是哪一类的IP地址 （书上原话 没懂 ！！！！）

P137有一个表格写B类子网划分选择（使用固定长度子网）

有一个例题请见教材P139

划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。然而在 1992 年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题，这就是：

无分类的两级编址的记法是：

CIDR 还使用 斜线记法 (slash notation)，它又称为 CIDR记法 ，即在 IP 地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中 1 的个数）。CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成 “CIDR 地址块” 。

为了更方便的进行路由选择，CIDR使用32位的地址掩码，地址掩码由一串1和一串0组成，而1的个数就是网络前缀的长度。例如/20地址块的地址掩码是：11111111 11111111 11110000 00000000 20个连续的1，斜线记法中，斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数

这个 ISP 共有 64 个 C 类网络。如果不采用 CIDR 技术，则在与该 ISP 的路由器交换路由信息的每一个路由器的路由表中，就需要有 64 个项目。但采用地址聚合后，只需用路由聚合后的 1 个项目 206.0.64.0/18 就能找到该 ISP。

// 这里还没太懂.... 就是共有多少个几类网络那里

报文格式

ICMP差错报告报文的数据字段的内容

㈢ TCP/IP有哪几层，各层的功能是什么

TCP/IP是有共网络接口层，网络层，运输层和应用层共四层协议系统。

第一层是应用层，功能是服务于应用进程的，就是向用户提供数据加上编码和对话对的控制。

第二层是运输层，功能是能够解决诸如端到端可靠性和保证数据按照正确的顺序到达。包括所给数据应该送给哪个应用程序。

第三层是网络层，功能是进行网络连接的建立，和终止及IP地址的寻找最佳途径等功能。

第四层是网络接口层，功能是传输数据的物理媒介，是数据包从一个设备的网络层传输到另外一个设备的网络层的方法。还有控制组成网络的硬件设备。

(3)软件地址在网络层使用扩展阅读：

TCP/IP协议不仅仅指的是TCP和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。

TCP/IP协议产生过程为：

（1）1973年，卡恩与瑟夫开发出了TCP/IP协议中最核心的两个协议：TCP协议和IP协议。

（2）1974年12月，卡恩与瑟夫正式发表了TCP/IP协议并对其进行了详细的说明。同时，为了验证TCP/IP协议的可用性，使一个数据包由一端发出，在经过近10万km的旅程后到达服务端。

在这次传输中，数据包没有丢失一个字节，这成分说明了TCP/IP协议的成功。

（3）1983年元旦，TCP/IP协议正式替代NCP，从此以后TCP/IP成为大部分因特网共同遵守的一种网络规则。

（4）1984年，TCP/IP协议得到美国国防部的肯定，成为多数计算机共同遵守的一个标准。

（5）2005年9月9日卡恩和瑟夫由于他们对于美国文化做出的卓越贡献被授予总统自由勋章。

TCP/IP协议能够迅速发展起来并成为事实上的标准，是它恰好适应了世界范围内数据通信的需要。它有以下特点：

（1）协议标准是完全开放的，可以供用户免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。

（2）独立于网络硬件系统，可以运行在广域网，更适合于互联网。

（3）网络地址统一分配，网络中每一设备和终端都具有一个唯一地址。

（4）高层协议标准化，可以提供多种多样可靠网络服务。

参考资料：网络——TCP/IP协议

㈣ 计算机网络——4.网络层

将网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题，例如：不同的寻址方案(不同的网络可能地址的表示位数不同)，不同的最大分组长度(最大帧长)，不同的网络接入机制，不同的超时控制，不同的差错恢复方法......

如何 将异构的网络互相连接起来 ：使用一些 中间设备(中间系统)(中继系统) ：

1.IP地址及其表示方法
IP地址就是给每个连接在互联网上的 主机(或路由器) 分配一个在全世界范围内是 唯一的32位 的标识符。IP地址由互联网名字和数字分配机构(ICANN)进行分配。分配给ISP，然后用户再通过ISP申请到一个IP地址。
2.IP地址的编址方式

后续还有 NAT 和 IPv6 这些方法

正常使用ABC三类，DE两类用作科研或者其他一般不开放使用。D类地址还是多播地址

A类地址：

B类地址：

C类地址：

3.特殊IP地址

4.IP地址的一些重要特点

IP地址与硬件地址是不同的地址

通信时使用的两个地址：

每个接口都有两个地址，网络层及以上的使用IP地址，数据链路层和物理层使用MAC地址(物理地址)
1.地址解析协议ARP的作用

3.ARP分组的传输

4.ARP高速缓存的作用

5.ARP欺骗
网络上的任意一台主机，在 没有接收到ARP请求 的情况下，可以 主动发送ARP响应 。

6.应当注意的问题

7.使用ARP的四种典型情况

假设现在有四个A类网络通过三个路由器连接在一起，而每个网络上都有成千上万台主机，如果按照目的主机的主机号来制作路由表，那么一个路由表就有 成千上万行 ，这样路由表的内存会过于庞大，因此我们按照 目的主机所在网络地址 来制作路由表，相当于 归类纪录 ，这样的话每个路由表只需要几行就可以，会大大简化。如下图：

2.特定主机路由 ：虽然互联网所有的分组转发都是基于 目的主机所在的网络 ，但是在大多数情况下，都允许有一个特例，即 指定某个网络中的某一台主机填入路由表 ，采用特定主机路由可以使网络管理人员 更方便地控制网络和测试网络 ，同时也考虑到某种 安全问题 。
3.默认路由 ：假如现在有一个分组的地址为1.2.3.4那么它的网络地址就是1.0.0.0，但是在路由表中没有记录，那么路由器就不知道该转发给谁，怎么转发，就会将这个分组丢弃，为了避免这种情况，有了默认路由，一旦出现 找不到目的地址的分组 ，就 由默认路由转发 (或者说 默认路由能够匹配所有的地址 )。但同时 默认路由的优先级是最小的 ，也就是 只有在找不到的情况下才会使用 ，找到了的话就不会用默认路由。采用默认路由可以 减少路由表所占用的空间和搜索路由表所用的时间 ，如果主机连接在一个 小网络 上，并且这个网络只用一个路由器与互联网连接，那么这种情况非常适合使用默认路由。例如下图：

1.从两级IP地址到三级IP地址
早期IP地址的不合理设计：IP地址浪费极大，因此对分类的IP地址做了一个改进，划分子网：在IP地址中增加一个"子网号字段"，使原本的两级地址(网络号，主机号)变成三级地址(网络号，主机号，子网号)，如下图所示：

例如：

3.子网掩码

规则：

(6).报告转发分组出错

1.网络前缀
划分子网虽然在一定程度上解决了困难，但是并 没有从根本上解决 ，仍然有几个问题：

2.CIDR的特点
CIDR是在 变长子网掩码(VLSM) 的基础上进一步提出的，它的全称为 无分类域间选择(CIDR) 。
主要特点：

3.路由聚合

4.CIDR记法的其它形式

5.CIDR地址块划分

㈤ 计算机网络-4-2-分类的IP地址

有关IP最重要的文档就是互联网的正式标准 RFC 791

整个互联网就是一个 单一，抽象的网络 ，IP地址就是给互联网上的每一台主机（或者路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内都是唯一的32位的标识符。 IP地址的出现是为了我们更方便的寻址 。 IP地址现在是由 ICANN 进行分配。

IP地址编码三大阶段:

所谓的 分类的IP地址 就是将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成。第一个字段为 网络号 ，第二个字段为 主机号 ，一个网络号在整个互联网范围内必须是唯一的，一个主机号在某一个网络区间内必须是唯一的。
由此可见， 一个IP地址在整个互联网范围都是唯一的 。
这种两级的IP地址可以记为：

IP地址不仅仅指明一台主机，还指明该主机所连接到的互联网络。

注意这里A类，B类，C类都是单播地址（一对一通信），且是最常用的。D类地址用于多播（一对多通信），E类地址保留为以后使用。

A类地址：网络号字段占1个字节，只有7位可以使用(该字段的第一位已经固定为0)，可以指派的网络号是 -2=126个。-2的目的是：

A类地址主机号占3个字节（24位）,因此每一个A类网络中最大的主机数位 -2=16777214,-2的原因是

B类地址：网络号字段有2个字节16位，但前两位(1 0)已经固定了，只剩下14位可以进行分配。因为网络号字段后面的14位不论如何取值也不可能出现使整个2字节的网络号字段变为全0或全1，因此这里网络书-2的问题。但实际上B类网络地址128.0.0.0是不指派的，而可指派的B类最小网络地址是128.1.0.0.因此B类地址可指派的的网络数为 -1,即16383，B类地址的每一个网络上最大的主机数是 -2,即65534，这里减2的目的是因为要扣除全0和全1的主机号。

C类地址：网络号3个字节24位，网络号前必须是110，因此还有24-3=21位可以进行分配，C类地址可指派的网络总数是 -1，即2097151个。C类地址主机伍桐位占1个字节，即8位，每一个C类地址的最大主机数为 -2,即254个。

这样我们就得出了如图4-2所表示腔桥坦的IP地址的指派范围：

图4-3给出了一般不使用的特殊IP地址，这些地址只能在特定的情况下使用:

IP地址具有如下特征

硬件地址与IP地址的区别

从层次上来看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层及其上层使用的地址，因此也叫做逻辑地址(IP地址是用软件实现的)。

在发送数据的时候，数据从高层下到低层，然消告后才能在通信链路上通信，使用IP地址的数据报一旦交给了数据链路层，就会被封装成MAC帧。MAC帧在传输的时候使用的源地址和目的地址都是硬件地址，这两个硬件地址都写入了MAC帧的首部中。

连接在通信链路上的设备（主机或者路由器）在收到MAC帧的时，根据MAC帧首部中的硬件地址决定收下还是丢弃。只有在剥去MAC帧的首部和尾部才能把MAC帧的数据上交到网络层后，网络层才能在IP数据报的首部找到源IP地址和目的IP地址。

当IP数据报放到链路层的MAC帧中，整个IP数据报就成了MAC的数据，因此在数据链路层看不到数据报的IP地址。

如图4-9(a)画的是三个局域网使用两个不同的路由器R1和R2互连起来。现在主机H1和H2进行通信，这两台主机的IP地址分别是IP1和IP2，而它们的硬件地址分别为HA1和HA2。通信的路径是：H1->经过R1转发->再经过R2转发->H2。路由器R1因同时连接到两个局域网上，因此它有两个硬件地址，即HA3和HA4，同理，路由器R2也有两个硬件地址HA5和HA6。

图4-9(b)特别强调了IP地址与MAC地址之间的关系,表4-4归纳了这种区别。

这里要强调几点