网络层

IP数据报格式

注释：

名称 注释 大小
版本 Version ipv4或者ipv6 4位
首部长度 IHL 此处数值再乘以4才是真正大小，同时因为IP数据报固定长度为20字节，所以此处最小值为5，即二进制的0101 4位
区分服务 DSCP + ECN 希望获得哪种服务，用的比较少 8位
总长度 Total Length 首部+数据的长度，最大为2^16-1=65535 16位
标识 Identification 用来表示是哪一个数据报的分片，不同的分片标识各不相同 8位
标志 Flags 用来表示是否分片和分片是否结束 3位，但实际有用的只有后两位
片偏移 Fragment Offset 用来标记分片之后，该分片在原来的数据报的位置，以8字节为单位 13位
生存时间 Time To Live 即TTL，没经过一个路由器TTL-1,0时自动放弃，根据系统不同默认的TTL不同 8位
协议 Protocol 用来标记协议名的字段值，如TCP,UDP,ICMP等等 8位
首部检验和 Header Checksum 检验首部的字段是否出错，出错就丢弃此数据报
源地址 Source IP Address 发送方ip地址 32位
目的地址 Destination IP Address 接收方ip地址 32位
可选字段 Options 用来排错等安全检测 未知，可在0-40位之间
填充 将数据报对齐成4字节的整数倍，数值全部为0 未知，根据可选字段来定

image-20221018222212590

网际协议IP

IPv4地址

分类的IP地址

image-20221018223359434

特殊IP地址

image-20221025232429758

私有IP地址

私有IP地址

解释：
为什么A类最大是126.xxx.xxx.xxx？
因为网络号最开始第一位是0，一共八位，所以二进制表示位0xxxxxxx，最大就是2^7-1=127，但是因为127.xxx.xxx.xxx是特殊ip地址，所以将其去掉
为什么B类最大是191.255.xxx.xxx？
因为网络号最开始第一位是10，一共八位，所以二进制表示位10xxxxxx，最大就是10111111=191，最小就是10000000=128，无特殊ip地址
为什么C类最大是223.255.xxx.xxx？
因为网络号最开始第一位是110，一共八位，所以二进制表示位110xxxxx，最大就是11011111=223，最小就是10000000=192，无特殊ip地址

在这里插入图片描述

点分十进制计法

image-20221012094324686

32/4=8，所以点分十进制之后每部分有8个二进制数字表示，所以最大是255

网络地址转换NAT

网络地址转换NAT (Network Address Translation)：在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。

  • 连接内网和外网，就是找个代理的用它的ip地址与外面收发数据

  • 所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都要在 NAT 路由器上将其本地地址转换成全球 IP 地址，才能和互联网连接

image-20221025231857927

划分子网和构造超网

划分子网

分类的IP地址的弱点

  1. lP地址空间的利用率有时很低。
  2. 两级IP地址不够灵活。

image-20221025225547113

子网掩码

主机部分所对应的子网掩码均为0，其余部分对应的部分为1

子网掩码与IP地址逐位相与，就得到子网网络地址。

【例题】

image-20221025230106028

【解析】

子网掩码转为二进制为11111111.11111111.11111100.00000000，IP地址与其相与得该主机所在的子网号180.80.76.0，因为为广播分组，只需让主机位全为1即可，所以结果为180.80.79.255，为D项

无分类编址CIDR

image-20221025224643170

构造超网

将多个子网聚合成一个较大的子网，叫做构成超网，或路由聚合。

最长前缀匹配

使用CIDR时，查找路由表可能得到几个匹配结果，应选择具有最长网络前缀的路由。前缀越长，地址块越小路由越具体。

【例题】

image-20221025230508857

【解析】

子网掩码转为二进制为11111111.11111111.11111111.11111000，前五位是作为子网号的，后三位是作为主机号的。

最大子网个数即为$$2^5$$，最大可分配地址个数为$$2^3-2$$（去掉全0和全1的），选B

IPv6

IPv6地址表示形式

在这里插入图片描述

IPv6数据报格式

名称 作用 位数
版本 Version 知名协议版本，此处因为是ipv6所以总是6 4位
优先级 Traffic Class 又来区分数据报的类型和优先级 8位
流标签 Flow Label 和ipv4标识某个数据报分片不同，这是对于一整个数据报流的标记 19位
有效载荷长度 Payload Length 指的是扩展首部+数据部分的大小，和ipv4的总长度和首部长度都不同，ipv6的首部长度是固定的40字节 16位
下一个首部 Next Header 基本首部的下一个首部指的是有效载荷里标记的的扩展首部，有效载荷里的扩展首部再指向有效载荷里标记的的扩展首部，直至最后指向数据 8位
跳数限制 Hop Limit 基本相当于ipv4当中的TTL，每到一个路由器-1.减到0时丢弃 7位
源地址 Source Address 发送方ipv6地址 128位
目标地址 Destination Address 接收方ipv6地址 128位

image-20221025233231743

IPv4和IPv6的区别

在这里插入图片描述

IPv4向IPv6的过渡

image-20221025233637325