2020-11-19
计网第四章 网络层（更新ing）
网络层提供的两种服务
面向连接的通讯：虚电路
虚电路知识一种逻辑上的连接，分组沿着这个逻辑转发而不是真的建立了一条物理线路。
面向无连接的通讯：数据报服务
网络发送分组之前不用建立连接，分组独立发送，传送的分组可能会出错、丢失、重复和失序。
与IP协议配套的协议
地址解析协议ARP
网际控制报文协议ICMP
网际组管理协议IGMP
网络互连使用路由器，路由器是网络层的中继设备
虚拟互连网络的意义
互联网的主机进行通信时，好像在一个网络上通信，而看不见具体的网络异构细节。
IP地址的编制方法
分类的IP地址
IP地址::={<网络号>,<主机号>}
A类地址的网络号为1个字节，8个比特，比特第一位必须是0
B类地址的网络号为2个字节，16个比特，比特前两位必须是10
C类地址的网络号为3个字节，24个比特，比特前三位必须是110
D类多播地址 前三个比特是1110
E类保留地址前四位是1111
采用点分十进制，每8个比特取一个十进制数
A类地址的范围是1.0.0.0~126.255.255.255
最大的主机数量2^24 -2 = 16777214
127.x.x.x作为本地环回测试用
B类地址范围128.0.0.0~191.255.255.255
最大主机数量2^16-2 = 65534
C类地址范围192.0.0.0~223.255.255.255
最大主机数量2^8-2 = 254
D类地址224.0.0.~239.255.255.255
E类地址240.0.0.0~255.255.255.254
255.255.255.255作为广播地址
网络号全0表示本网络。网络号127表示本地环回测试
A类地址的最大网络数2^7-2(0和127不用)=126
B类地址的最大网络数2^14
C类地址的最大网络数2^21
网络地址：主机号全是0
广播地址：主机号全是1
环回地址：A类地址网络号127
255.255.255.255只能广播本网络，路由器不会向外转发
网络号+主机全1表示在该网络中进行广播
私有地址，在公网中看不见，不能使用，这些地址的计算机要把IP地址转换成合法的公网IP地址才层在互联网上通信。
同一个局域网上的主机或者路由器的网络号都是一样的
路由器至少有两个以上的IP地址
在IP层只能看到IP数据报，两个主机之间的路由器的IP地址不在IP数据报中，路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。
在链路层只能看到MAC帧，链路根据链路上的物理地址传输数据。MAC帧在不同的网络上传送时，MAC帧首部的源地址和目的地址都要发生变化，因为记录的是链路两段的硬件地址
ARP协议的作用
从网络层使用的IP地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址。
不管网络层使用的什么协议，在链路层传输数据帧时还是要用硬件地址
每个主机都有一个ARP高速缓存（ARP cache），存放本局域网上各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射。
如果主机A向主机B发送IP数据报，先在ARP cache中查找有无B的IP地址（1）有，查出对应的硬件地址，写入MAC帧中。（2）没有，ARP进程向局域网广播发送一个ARP请求分组，收到响应分组以后，将得到的IP地址到硬件地址的映射写入ARP好俗缓存中。
ARP请求分组：发送方硬件地址/发送方IP地址/目标方硬件地址（填0）/目标方IP地址
本地广播ARP请求：路由器不会转发出去
ARP响应分组：发送方硬件地址/发送方IP地址/目标方硬件地址（填0）/目标方IP地址