计算机网络的网络层介绍

• 网络层概念

网络层负责在不同网络之间转发数据包。基于数据包的ip地址转发。不负责数据包的顺序和丢失数据的情况。只关心数据包的目标IP地址，选择下一个路径。路由器工作在网络层。

• 当一个电脑向另一个电脑发送文件时整个过程：

    发送端       应用层：应用程序准备要发送的文件       传输层：将文件进行分段并编号       网络层：将每一段数据加上目标IP地址和源IP地址，将其封装为数据包。       数据链路层：将数据包加上下一个mac地址和源mac地址封装为数据帧。如果是同一个网段，下一个mac地址就是接收端的mac地址，如果是不同的网段，数据链路层要进行规划路径，选出下一个路由器的mac地址。       物理层：在物理层传输的数据本质是传输的是二进制的数字信号。传递数据帧的本质就是传输比特流。    传输过程：       比特流从发送端发出后经过集线器起到信号放大的作用，集线器只负责接收比特流不进行任何判断。       接下来比特流会经过交换机，交换机会接收存储比特流，任何根据数据帧的mac地址为数据帧选择传输路径。       当数据帧传输到路由器时，也就是传递到数据帧的目标mac地址后，路由器会根据目标IP地址为数据帧分配新的mac地址，将数据帧往     下一个mac地址传递，这一帧的传递到此结束，开始下一帧的传递。   接收端：     物理层：数据帧以比特流的形式先传到目标计算机的物理层。     数据链路：接收端的数据链路层接收到来自物理层的数据帧后，链路层先检验数据帧的目标mac地址，没有问题就接收。     网络层：网络层接收到来自数据链路层的数据帧后，会去掉数据帧的mac地址，将其还原为数据包。     传输层：传输层再将接收的数据包给应用层。     应用层：应用层把接收的所有数据包根据编号还原成整个文件，文件的接收过程结束。

• 网络层协议有：IP ARP ICMP IGMP

  IP协议： 负责把数据包从一个网段转到另一个网段。  ARP协议： 用于网络传递数据时解析目标IP地址的mac地址，只有知道数据帧的目标mac地址在哪，路由器才直到把数据帧往哪传。ARP协议为IP协议提供服务。  ICMP协议：用于检测故障。  IGMP协议：点到点通信 多播 广播  ARP欺骗： ARP协议是通过再本网段通过广播方式发送数据包来解析mac地址的，目标IP地址电脑收到广播数据包发现数据包是给自己的就把自己的mac地址告诉对方，这是正常的通信。如果一台电脑安装了流氓软件，它收到一个不是给自己的广播数据包后同样把自己的mac地址告诉对方。当源ip地址发送数据时就不会给目标电脑而是给了流氓电脑。  网络执法官：网络执法官的原理就是利用ARP欺骗来控制计算机之间的通信。  ARP防火墙： 可以用来防止ARP欺骗。

• IP数据包结构：

   数据包由首部和数据部分组成。首部由版本 首部长度 标识 标志 生存时间 协议等信息和源IP地址目标IP地址组成。数据包的生存时间：   数据包的生存时间由TTL标志，数据包每经过一个路由器TTL值会减一，如果TTL值为0数据包就会丢弃。数据包的协议号：   数据包的协议号决定了包中的数据交给传输层的哪个进程处理。

• 网络畅通的条件： 数据包有去有回 计算机要配网关 沿途的路由器必须知道数据包的下一站应该给谁
• 静态路由: 需要管理员告诉路由器所有没有直连的网络下一跳给谁。要给每个路由器手动配路由表。不能够自动调整网络路径。

• 动态路由： 如果网络比较复杂网络规模比较大使用静态路由特别麻烦，就要使用动态路由。动态路由可以根据网络的变化自动选择最佳路径。

• 数据包分片：

   如果网络层一个数据包过大，那么再传到数据链路层时就会把数据包分片，给每一片分别加IP地址和mac地址，将数据包封装成多个数据帧。  在接收端的网络层再将数据分片合成完整的包。