TCP/IP各层讲解 - 网络层（上）

网络层基础

网络层主要负责的是两个终点节点的通讯，也叫做点对点通讯。

网络层与数据链路层的关系

数据链路层主要负责链接同一种数据链路得两个节点进行传递，若是须要跨过多种数据链路，则须要网络层的帮助。

举个例子，在旅途当中须要乘坐火车、汽车和飞机，而乘坐这些交通工具的顺序得依照行程表。而乘坐火车或则飞机的票只能在特定的交通工具（区别）内使用，而这个交通工具就是如今所指得数据链路层，而后行程表就是网络层。

简单的说，数据链路提供的只是两个直连设备之间的通讯，而网络层负责的是没有直连的两个网络之间的通讯。

总结一下两个层之间功能的区别：

网络层：

• 异构网络互联（两个不直连的网络通讯）
• 路由与转发（指路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去）

数据链路层：

• 链路链接的创建，拆除，分离
• 帧定界和帧同步
• 顺序控制，指对帧的收发顺序的控制
• 差错检测和恢复

IP地址

IP地址由32位正整数表示，在计算机中则以二进制的方式处理，但广泛以十进制进行展现，如图

IP地址主要被分配到每个链接到互联网的网卡上，一般一个主机拥有一个网卡即一个IP地址，而路由器则拥有两个网卡即两个IP地址。

IP地址组成

IP地址中主要由网络标识和主机标识所组成。在同一个网段里面网络标识必须相同，而主机标识必须不一样。同时在两个不一样的网段，网络标识必须不一样，这样就能够保证链接网络的设备IP地址的惟一性。

识别网络标识和主机标识的有两种方法，第一种是固定好分类，而第二种则是根据子网掩码的方式。

先说第一种方式：

• A类地址，前8位是网络标识，后24位是主机标识，即0.0.0.0 ~ 127.0.0.0是A的网络地址。
• B类地址，前两位为10的地址，从1到16位都是网络地址，然后16位是主机地址。即128.0.0.0 ～ 191.255.0.0 是B的网络地址。
• C类地址，前三位为110的地址，从1到24位都是网络地址，然后8位是主机地址。即192.168.0.0 ～ 239.255.255.0 是C的网络地址。
• D类地址，前四位为1110的地址，从1到32位都是网络地址，然后8位是主机地址。即224.0.0.0 ～ 239.255.255.255 是D的网络地址。经常使用于多播。

第二种方式：

一个IP地址的网络标识和主机表识不受类别所限制，而是一个子网掩码的识别码经过子网网络细分出粒度更小的网络。

子网掩码也是一个32位正整数，它对应的网络标识部分所有为1，而主机部分为0。

例子以下：

子网掩码也可用/区分，例如172.20.0.0/16则前16位为网络标识。

网络层传输

在进行通信的时候对端必须拥有相似地址的识别码才能进行通信，在数据链路层中拥有者MAC地址，而在网络层中有着IP地址。

多跳路由

IP地址的传输全靠路由的控制，而IP路由也叫多跳路由。所谓多跳路由是指每一次传输IP包的时候，并不会把最终地址的全部地址列出来，而是经过每个区间在转发的时候才指定下一跳的动做，直到跳到最终地址。

兼容数据链路层

网络层传输的时候还必须兼容各类数据链路，举个例子，在FDDI中传输可传输4352个字节，而在MTU上只能传输1500个字节，而当二者同时传一个IP包的时候，IP包就会进行一个分片处理。把大的IP包分红几个小的IP包，到了对端再把他们合成送到上一层处理。

面向无链接

IP是面向无链接的。在传输的时候并不须要与对端创建链接，不管对端是否存在，数据包仍是会发送出去。

IP采用面向无链接主要是由于简化链接和提速，面向有连接的每个链接都是至关负责的，若是每一次通信都要创建起链接就会下降处理速度。

面向有链接

面向链接的服务（connection-oriented service）就是通讯双方在通讯时,要事先创建一条通讯线路,其过程有创建链接、使用链接和释放链接三个过程，后面讲到的TCP就是一种这样的协议。

广播

广播是同一个数据链路里面互相发送数据包，而广播的地址就是把主机地址所有改成1后的地址。而广播分为直接广播和本地广播。

本地广播：

在网络地址是192.168.0.0/24的状况下，广播地址就是192.168.0.255/24，而这个地址的IP包会被路由器所拦截，因此不会传播出去。

直接广播：

直接广播就是192.168.0.1/24 的地址发送一个包给192.168.1.255/24。当路由器接收到这个包的时候会把包分别派到192.168.1.0/24 ～ 192.168.1.254/24上。

多播

因为广播会给一个不须要接收信息的终端带来影响，因此出现了一个多播的方式。对于多播，全部的主机都必须听从多播地址，由路由器去复制多播的包派发。

全局地址和私有地址

随着网络发展，IP地址日渐不足，而解决这个问题有着两个解决办法，IPv6和IPv4配合NAT技术（私有地址）。

全局地址

简单来讲就是除了私有地址外都是全局地址。

私有地址

私有地址并非固定的，而是再接入互联网的时候才分配，因此私有地址能够在不一样的网段内相同，但在同一网段内的网络标识是有所限制的。私有地址范围以下：

• 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255（10/8）
• 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255（172.16/12）
• 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255（192.168/16）

若是这些私有地址须要接入互联网，必须使用NAT技术。

写在最后

开始新的网络层咯！！！

图解TCP/IP

这会做为最近的一个长期目标不按期更新。