OSI——网络层

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一、网络层的基本概念
网络层上层为传输层，下层为数据链路层，它通过路由选择算法，为IP分组从源主机到目的主机选择一条合适的传输路径，为传输层端—端数据传输提供服务。

二、网络层IP协议的基本内容
网络层中的网络协议是IP，IP协议的分类有IPv4和IPv6

IP协议的特点
IP协议是一种无连接，不可靠的分组传送服务协议，因此它提供的是一种尽力而为的服务
无连接：IP协议不维护IP分组发送后的任何状态信息
不可靠：IP协议不能保证每个IP分组都能正确地，不丢失和顺序地到达目的主机
IP协议是点-点的网络层通信协议
IP协议是针对源主机—路由器、路由器—路由器、路由器—目的主机之间的数据传输的点—点的网络层通信协议，它为两台通信主机寻找一条路径，通常由多个路由器，点点线路组成
IP协议屏蔽了互联的网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异

ip地址和MAC地址的区别？

mac地址：物理地址
ip地址：网络中的地址
在网络中我们通过主机的ip地址，先找到他的网络地址，到达了网络地址后，然后通过该网络中的老大(路由器)来分析一下这个ip地址是你网路中的哪个主机，这时，老大(路由器)就通过该目标ip地址改到对应主机的mac地址，既然知道了mac地址，就能找到该计算机了。就好比什么呢。路由器是每次分配给你的ip地址不一样，但是你的mac地址肯定不会变，所以就根据ip地址找到你的mac地址。但是怎么找到的呢？就要通过网络层中的ARP(地址解析协议)协议了。

IP地址的分配概念
IP地址的分配可以分下面3种情况：
1. 为每一个网络接口分配一个IP地址
一台计算机连入网络，需分配一个IP地址，与MAC地址一一对应，且在Internet中唯一的
2. 为多归属主机的每一个网络接口分配响应的IP地址
路由器通过多个网卡连接到多个网络时，需为每个网卡分配一个IP地址
3. 可以为一个网络接口分配多个IP地址

总结来说：
1、连接到Internet的每一个主机（计算机或路由器）至少有一个IP地址
2、IP地址是分配给网络接口的
3、多归属主机可以有多个IP地址，一个网络接口也可以分配多个IP地址

IP的点分十进制表示方法

IPv4的地址长度为32位，点分十进制表示通常采用 x. x. x. x的格式，每个x为8位。（点分十进制从字面上理解，用点分隔，每个字段用十进制表示）

IP地址的分类有5中分类：A类，B类，C类，D类和E类地址

网络号：用于识别主机所在的网络
主机号：用于识别该网络中的主机

A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同

（tip：网络号加粗表示）

A类地址
（1）A类地址网络号第一位固定为0，其它7位可以分配，主机号长度为24位
（2）网络号分配的数量为2^7 = 128，地址范围为：1.0.0.0—127.255.255.255
（3）10.0.0.0-10.255.255.255是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址，路由器接收到私有地址，不会向Internet转发该分组，私有地址与NAT相关）
（4）127.0.0.0-127.255.255.255是保留地址，用做循环测试用的
（5）0.0.0.0—0.255.255.255也保留用作特殊用途
（6）因此网络号可分配的只有125个，每个网络段的主机号可以分配的只有 2^24-2=16777214个（主机号全0和主机号全1保留）

B类地址
（1）B类地址网络号第1,2位固定为10，其它14位可以分配，主机号长度为16位
（2）地址范围为：128.0.0.0—191.255.255.255
（3）172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址
（4）169.254.0.0—169.254.255.255是保留地址（如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP）
（5）每个网络段可分配的主机号为2^16 - 2 = 65534（主机号全0和主机号全1保留）

C类地址
（1）C类地址网络号前3位固定为110，其它21位可以分配，主机号长度为8位
（2）C类地址范围：192.0.0.0—223.255.255.255
（3）192.168.0.0—192.168.255.255是私有地址
（4）网络号可分配的块数为2^21 = 2097152，没块网络号可分配的主机号数为2^8-2 = 254(主机号全0和主机号全1保留)

D类地址
D类IP地址不标志网络，前4位固定为1110，地址范围为：224.0.0.0—239.255.255.255，用作特殊用途，如多播地址

E类地址
E类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1111。E类地址范围：240.0.0.0—255.255.255.255，用于某些实验和将来使用

总结上述的规律
ABC三类地址的主机号全0和全1都保留，主机号全1为子网广播地址，主机号全0为子网网络地址（一个网段中第一个IP地址为网络地址）
A类地址的第1块网络号和第2块网络号要保留

ABC三类地址中的特殊IP地址
（1）直接广播地址
如果主机号全1，例如191.1.255.255，那么这个地址为直接广播地址
路由器将这个分组以广播的形式发送到网络号位191.1.x.x的全部主机
（2）受限广播地址
网络号与主机号的32位全为1（255.255.255.255）为受限广播地址
用来将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机
（3）“这个网络上的特定主机”地址
网络号是全0 （如0.0.0.25） 的地址是这个网络号的特定主机地址
路由器接到这样的分组，不向外转发，而是直接交付给本网络中主机号为25的主机
（4）回送地址
A类地址中127.0.0.0是回送地址，它是一个保留地址

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