网络层（IP协议）

一、网络层的作用:地址管理和路由选择

二、网络层IP协议格式

对上面每部分的说明：

4位版本号 ：指定IP协议的版本，对于IPv4来说，就是4.

4位首部长度 ：IP头部的长度是多少个32bit.4bit表示最大的数字是15，因此IP头部最大长度是60字节。

8位服务类型 ：3位优先权字段（已经弃用），4位TOS字段，1位保留字段（必须置0）

4位TOS分别表示：最小延时，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本。这四者相互冲突，只能选择一个。

对于ssh/telnet来说：最小延时比较重要。对于ftp来说：最大吞吐量比较重要。

16位总长度 ：IP数据报总体占多少字节。

16位标识（ID） :唯一标识主机发送的报文。如果IP报文在数据链路层被分片了，那么每一个片里面的这个ID都是相同的。

3位标志字段 ：第一位保留。第二位置为1：表示禁止分片，这时候如果报文长度超过MTU(最大传输单元)，IP模块就会丢弃报 文。第三位表示“更多分片”，如果分了片的话，最后一个分片置为1，其他是0.类似于一个标志位。

13位分片偏移 ： 是分片相对于原始IP报文开始出的偏移。其实就是在表示当前分片在原始报文中处于哪个位置。

8位生存周期 ：数据报到达目的地的最大报文跳数。一般是64，每次经过一个路由，TTL-=1，一直减到0还没有到达，那么就丢 弃了

8位协议 ：表示上层协议的类型。

16位头部校验和 ：使用CRC进行校验，来鉴别头部是否损坏。

32位原地址和32位目标地址 :表示发送端和接收端。

三、网段划分

1.IP地址的划分：网络号和主机号

• 网络号：保证相互连接的两个网段具有不同的标识。
• 主机号：同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须具有不同的主机号。
• 不同的子网其实就是把网络号相同的主机放到一起。

1）最早期的网络划分

A类：0.0.0.0 ---127.255.255.255

B类：128.0.0.0.---191.255.255.255

C类：192.0.0.0---223.255.255.255

D类：224.0.0.0---239.255.255.255

E类：240.0.0.0.---247.255.255.255

2）当今的网络划分（CIDR:Classless Interdomain Routing）

• 引入一个额外的子网掩码（subnet mask）来区分网络号和主机号。
• 子网掩码也是一个32位的正整数，通常用一串‘0’来结尾。
• 将IP地址和子网掩码进行“按位与”操作，得到的结果就是网络号。
• 网络号和主机号的划分与这个IP地址是A类，B类，还是C类无关。

补充：A类掩码：255.0.0.0

B类掩码：255.255.0.0

C类掩码：255.255.255.0

子网掩码划分子网的例子：

IP地址和子网掩码的一种简洁的表示方法：比如,140.252.20.68 / 24,表示：IP地址为：140.252.20.68.子网掩码的高24位为网络号（高24位全为1），也就是255.255.255.0

2.特殊的IP地址

• IP地址中的主机地址全部为0：是网络号，即代表这个局域网。
• IP地址中的主机地址全部为1：是广播地址，用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包。
• 127.* 的IP地址用于本机环回测试，通常是127.0.0.1.

3.IP地址数量限制的解决

1）动态分配IP地址（DHCP）: 只给接入网络的设备分配IP地址，因此同一个MAC地址的设备，每次接入互联网中，得到的IP 地址不一定是相同的。

2）NAT技术 ：进行地址替换

3）IPv6 ：目前还没有推广使用。

4.私有IP地址和公网IP地址

10.* 前8位是网络号，共16,777,216个地址

172.16到172.31，共1,048,576个地址

192.168.*共65536个地址（这个范围的都是私有IP，其他的是全局IP）

一个路由器可以配置两个IP地址，WAN口IP(接外网)，LAN口IP(接内网)。