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网络层#xff1a;负责地址管理与路由选择 — IP协议#xff0c;地址管理#xff0c;路由选择
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网络层负责地址管理与路由选择 — IP协议地址管理路由选择
IP协议 数据格式 4位协议版本4-ipv4协议版本 4位首部长度以4字节为单位 8位服务类型3位优先权弃用4位TOS1位固定为0 16位数据报长度IP报文最大大小64kudp报文中数据最大大小 64k-28 16位分片标识udp报文大小大于MTU但是小于64k-18则会在网络层进行数据分片将一个完整的大的报文分割成为多个小的数据分片封装IP报头进行传输TCP的传输不会再网络层进行数据分片tcp再三次握手阶段就会双方协商mss最大数据段大小网络通信时数据大小都不会大于mss而mss就是根据mtu计算出的最合适的数据传输大小。 16位分片标识标识当前分片属于哪个报文 3位分片标志1位保留1位禁止分片 13位分片偏移多个数据分片在对端会进行分片重组而分片偏移就是用于标识当前分片再原始报文中的位置相对于起始位置的偏移量。13个比特位最大数字8192无法在64k报文中标识偏移量因此分片偏移是以8字节为单位的。 8位TTL报文生存周期 – 当前默认是64/128每经过一次路由转发就会-1为0时则将数据丢弃。 8位上层协议当前数据所使用协议 – 用于数据分用时选择解析协议 16位校验和校验数据一致性 32位源端-对端IP地址描述通信两端主机 0~40的选项数据保存一些路由信息… - 地址管理 地址管理 IP地址的管理是按照网络进行管理的大的网络也是由许多小网络组成 IP地址组成192.168.2.13 网络号是一个网络的标识一个网络中分配的地址都拥有相同的标识 只要保证每个网络的网络好不同则每个网络分配的IP地址不会冲突 主机号在一个网络内主机的标识 网段的划分 A:高1位固定为07位网络号24位主机号 A类网络网络号范围0~127每个网络拥有256256256个主机 B:高2位固定1014位网络号16位主机号 B类网络网络号范围128.0~191.255 C:高3位固定11021位网络好8位主机号 C类网络网络号范围192.0.0~223.255.255每个网络拥有256主机 当前划分-CIDR在早期基础上使用子网掩码进行更细致的网络划分 子网掩码无符号4字节整数必须由连续的二进制1组成 1.子网掩码取反可以得到一个网络最大的主机号 最大主机号1就是子网中的主机号个数 192.168.2 子网掩码255.255.255.240取反后前三个为0最后一个00001111为15因此在该网络中能分配的IP范围是192.168.2.0~192.168.2.15 2.子网掩码与IP地址相与可以得到网络号。与相邻网络的子网掩码逐个相与判断当前目标地址属于哪个网络 举例有一个公司申请了一个C类网络号1992.58.45.0公司由四个部分需要将这个C类网络平均划分为四个子网请问如何划分每个子网的子网掩码是多少IP地址分配范围是多少网络号是多少 解答这是C类网络拥有256个主机号平均划分四个子网则每个子网拥有64个主机号0~63子网掩码是63取反得到子网掩码255.255.255.192 即四个子网为 192.58.45.0~192.58.45.63255.255.255.192192.58.45.0 192.58.45.64~192.58.45.127255.255.255.192192.58.45.64 192.58.45.128~192.58.45.191255.255.255.192192.58.45.238 192.58.45.192~192.58.45.255255.255.255.192192.58.45.192 特殊的IP地址 0.0.0.0 – 可被识别为本机任意网卡IP地址 - 常用于服务器绑定监听地址 255.255.255.255 – 全网广播地址 127.0.0.1每个主机的虚拟回环网卡的地址 – 进行本地网络回环测试 主机号全为0的IP地址就是网络号 – 不能分配给某个主机 主机号全为1的IP地址UDP局域网广播地址 — 不能分配给某个主机 一个网络内所能分配的主机号个数是总的个数-2 公网与私网外网与内网 公网/外网通常是我们所说的互联网 私网/内网一个组织所建立的内部私有网络无法直接与外部通信 私网内部的主机如果仅是私网内部通信则没有什么特殊的 如果私网内部主机想要向外通信最终实际上使用的是私网对外的这个公网网卡进行的。 私网内的多个主机对外通信都是用的是同一私网对外的IP地址因此组建私网可以节省大量的公网IP地址 主要因为不同的私网可以使用相同的私网IP地址而不冲突因为私网内部主机对外通信时使用的是不同的对外公网IP 组建私网的IP地址与公网中的IP地址不能重复组建私网的IP地址是有固定地址的这些地址不会再公网中被使用10.*.*.*大型私网172.16.*.*~172.31.*.*中型私网192.168.*.*小型私网 路由选择 路由选择在复杂的网络环境中为每一条数据选择合适的路径进行转发 路由表每个路由器上都会拥有的一个信息 Destination:目标网络号 Gateway网关地址 Genmask子网掩码 Iface连接这个网络的网卡 链路层 链路层负责相邻设备之间的数据传输 以太网协议ehternet 协议格式 48位源端-对端mac地址识别指定相邻设备 mac地址uint8_t mac[6] – 网卡的物理硬件地址–出厂时设定 16位协议类型用于数据分用时上层解析协议的选择 32位数据帧尾校验和进行差错校验 如何获取相邻指定设备的MAC地址ARP协议 ARP协议介于网络层和链路层之间的协议–通过IP地址获取MAC地址 在局域网广播ARP请求smacsip0dip以太网帧中的对端MAC地址全为1–广播地址 相邻设备收到ARP请求后检测目的IP地址是否与自己符合不符合则直接丢弃符合则组织ARP应答将自己MAC地址填充进行回复。 两端都会将MAC-IP的映射关系保存一段时间20~30分钟 MTU链路层限制的最大传输单元 - 以太网默认1500字节 MSS-最大数据段大小 MTU - IP最小报头长度 - TCP最小报头长度 TCPMTU1500;则MSS1460 UDPMTU1500;则MSS1472 MTU对TCP传输的影响 TCP传输三次握手阶段会协商MSS双方取较小的乙方的mss作为最大数据段大小进行传输每次从发送缓冲区中取出不大于mss大小的数据封装报头进行传输。 因此我们说tcp在传输层会自定进行数据分段因此不会再网络层进行数据分片 MTU对于UDP传输的影响 UDP可没有MSS协商只要数据段大小小于64k-28就可以传输但是若大于MTU大小则会在网络层会进行数据分片而分片在对端会进行分片重组一旦一个分区出问题整个报文都会被丢弃udp不保证可靠传输丢弃就没了因此分片越多传输出问题的几率就越高。因此使用UDP传输程序员最好在上层分包时就计算MSS大小分包尽量减少分片概率。
