:::tips

  • 网络层用来处理在网络上流动的数据报，网络层规定在互联网中如何到达目标计算机网络
    该层依赖于 IP ，IP 的核心功能为： 地址和路由
  • 数据链路层用来处理如何到达目标计算机网络中的指定计算机
    该层依赖于 MAC 地址

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功能介绍

网络层功能：

  • IP 寻址
  • 选路
  • 封装打包
  • 分片

数据链路层功能：

  • 逻辑链路控制
  • 封装帧
  • MAC 寻址
  • 差错检测与处理
  • 定义物理层标准

IPv4 分类地址

在数据链路层中我们一般通过 MAC 地址来识别不同的节点，而在 IP 层我们也要有一个类似的地址标识，这就是 IP 地址。 32 位 IP 地址（IPv4 地址的点分十进制表示）分为网络位和地址位，这样做可以减少路由器中路由表记录的数目，有了网络地址，就可以限定拥有相同网络地址的终端都在同一个范围内，那么路由表只需要维护一条这个网络地址的方向，就可以找到相应的这些终端了。 当互联网规律很小时，类别信息被编码进 IP 地址：
IP 地址类别 首字节 网络号 Bit 数 主机号 Bit 数 理论地址范围 预期用途
A 类地址 0xxx xxxx 8 24 1.0.0.0 ~ 126.255.255.255 特大网络的单播传输
127.0.0.0 ~127.255.255.255 环回地址
B 类地址 10xx xxxx 16 16 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255 数千台中大型网络的单播传输
C 类地址 110x xxxx 24 8 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 250 台主机以下小型网络的单播传输
D 类地址 1110 xxxx n/a n/a 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 IP 多播
E 类地址 1111 xxxx n/a n/a 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255 预留实验用

:::info 保留 IP 地址：

  • 第一个 IP 地址，比如在 192.168.1.0/24 网络中 192.168.1.0 来作为这个网络网络地址
  • 最后一个 IP ：比如在 192.168.1.0/24 网络中 192.168.1.255 来作为这个网络的广播地址

子网掩码：

  • 网络部分使用 1 标识，主机部分使用 0 标识
  • 将网络掩码和目标 IP 地址相与，就可以判断出目标是否在自己的 LAN 中，如果不在找默认网关

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  1. 126.252.236.124  # IP  地址
  2. 255.255.255. 0   # 网络掩码
  3. 126.252.236. 0   # 相与结果
  4. |-| |--------|    ---> 主机部分
  5. |-|  ---------------> 网络部分

通常来说我们上网的 IP 地址属于私有 IP 地址，这类 IP 具有不可路由的特性。

地址类别 地址范围 网段个数
A 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 1
B 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 16
C 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 256

CIDR 子网掩码

无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）是一个用于给用户分配 IP 地址以及在互联网上有效地路由 IP 数据包的对 IP 地址进行归类的方法。 表示方法：A.B.C.D/N（N 的范围 [0, 32]）

MAC 地址

  • 链路层地址 MAC（Media Access Control Address） - 实现本地网络设备间的直接传输
  • 网络层地址 IP（Internet Protocol address） - 实现大型网络间的传输
查看 MAC 地址： 
  1. # Window
  2. ipconfig / all
  4. # Linux
  5. ifconfig

IPv6

网际协议第 6 版（英语：Internet Protocol version 6，缩写：IPv6）是网际协议的最新版本，用作互联网的协议。用它来取代 IPv4 主要是为了解决 IPv4 地址枯竭问题，同时它也在其他方面对于 IPv4 有许多改进。 IPv6 目的：
  • 更大的地址空间：128 位长度
  • 更好的地址空间管理
  • 消除 NAT 等寻址技术
  • 更简易的 IP 配置管理
  • 优秀的选路设计
  • 更好的多播支持
  • 安全性
  • 移动性

格式

IPv6 二进位制下为 128 位长度，以 16 位为一组，每组以冒号 : 隔开，可以分为 8 组，每组以 4 位十六进制方式表示。 例如：2001:0db8:86a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 是一个合法的 IPv6 地址。 类似于 IPv4 的点分十进制，同样也存在点分十六进制的写法，将 8 组 4 位十六进制地址的冒号去除后，每位以点号 . 分组。 例如：2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 则记为 2.0.0.1.0.d.b.8.8.5.a.3.0.8.d.3.1.3.1.9.8.a.2.e.0.3.7.0.7.3.4.4，其倒序写法用于 ip6.arpa 子域名记录 IPv6 地址与域名的映射。 同时 IPv6 在某些条件下可以省略：
  1. 每项数字前导的 0 可以省略，省略后前导数字仍是 0 则继续，例如下组 IPv6 是等价的。 
  1. 2001:0DB8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13
  2. 2001:DB8:2de:0000:0000:0000:0000:e13
  3. 2001:DB8:2de:000:000:000:000:e13
  4. 2001:DB8:2de:00:00:00:00:e13
  5. 2001:DB8:2de:0:0:0:0:e13
  1. 可以用双冒号 :: 表示一组 0 或多组连续的 0，但只能出现一次：
  • 如果四组数字都是零，可以被省略。遵照以上省略规则，下面这两组 IPv6 都是相等的。 
  1. 2001:DB8:2de:0:0:0:0:e13
  2. 2001:DB8:2de::e13
  3. 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab
  4. 2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab
  5. 2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab
  6. 2001:0DB8:0::0:1428:57ab
  7. 2001:0DB8::1428:57ab
  • 2001::25de::cade 是非法的，因为双冒号出现了两次。它有可能是下种情形之一，造成无法推断。 
  1. 2001:0000:0000:0000:0000:25de:0000:cade
  2. 2001:0000:0000:0000:25de:0000:0000:cade
  3. 2001:0000:0000:25de:0000:0000:0000:cade
  4. 2001:0000:25de:0000:0000:0000:0000:cade
如果这个地址实际上是 IPv4 的地址，后 32 位可以用 10 进制数表示；因此 ::ffff:192.168.89.9 相等于 ::ffff:c0a8:5909。 另外，::ffff:1.2.3.4 格式叫做 IPv4 映射地址。 IPv4 位址可以很容易的转化为 IPv6 格式。举例来说，如果 IPv4 的一个地址为 135.75.43.52（十六进制为 0x874B2B34），它可以被转化为 0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:874B:2B34 或者 ::FFFF:874B:2B34。同时，还可以使用混合符号（IPv4-compatible address），则地址可以为 ::ffff:135.75.43.52

协议&设备

集线器&交换机

路由器

DHCP

ARP

NAT

参考