计算机网络(谢)——第四章读书笔记4.2

4.2网际协议IP

虚拟互联网络：

定义： 一种逻辑互联的网络，互联起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层看起来是统一的网络、

为什么不能用同种网络呢：

1.没有一种单一的网络可以满足所有用户的需求

2.网络生产商，总是推出一些新的网络。

网络互连的中间设备：

1.转发器（物理层）

2.网桥或桥接器（数据链路层）

3.路由器（网络层）

4.网关（网络层以上）

网络互连是指路由器进行网络互连和路由选择（网桥和转发器只不过把一个网络扩大了，而从网络层看仍然是一个网络，网桥太复杂了)

使用IP网的好处是：当IP网在主机进行通信时，就好像在同一个单一的网络通信一样，他们看不见互联的各网络的具体异构细节。

分类的IP地址：

书上P114.关于ABCDE类IP地址的分类及一些细节

IP并不仅仅指明了一个主机，而是还指名了主机所连接的网络。

IP地址的特点：

1.每一个IP地址都由网络号和主机号两部分组成

2.实际上IP地址是标志一个主机和一个链路借口，比如路由器就至少有2个IP。

3.具有不同网络号的局域网必须使用路由器进行互连

4.所有分配到网络号的网络是平等的。

IP地址和硬件地址的关系：

网络层和网络层以上使用IP地址，数据链路层一下使用硬件地址，数据链路层看不见IP地址。

使用IP地址后，我们在网络层就不需要关注数据链路层传输的时候的地址细节，无论数据报在传输时候，换了多少次MAC目的地址（比如从一个路由到另一个路由），网络层的目的IP地址一直不变。再有，如果某台计算机换了网络适配器，即硬件地址换了，在网络层看来也是透明的，此台计算机的IP依然没有变。

地址解析协议ARP：

协议的作用： 知道了一台机器的IP地址，找出其物理地址。

核心数据结构： 从IP地址到硬件地址的映射表（存放在ARP高速缓存中，动态更新）

注意： ARP请求是广播的，但是ARP应答是单播的

注意： ARP是解决同一个局域网上的主机或者路由的IP地址和硬件地址的映射问题的，还有，主机对地址解析是不知道的。

四种典型的情况：

1.如果发送方是主机，要发到本网络的主机，就直接用ARP找到目的主机

2.如果发送方是主机，发到另以网络的主机，就用ARP找到本网络的路由的硬件地址，剩下交给路由

3.如果发送方是路由，发到本网络的主机，直接用ARP找，

4.如果发送方是路由，发到另一网络，找到下一跳的路由器的硬件地址，剩下交由它处理。

IP数据报的格式：

  版本（4）：现在一般用4

首部长度（4）：最大值为15，以32位字为单位，IP首部不是4的整数倍长度时，要以0填充

区分服务（8）：一般不用

总长度（16）：首部加数据。。最长为2^16-1 = 65535

标识（32）：作用是让分片的IP数据报能合成一片

标志（3）：MF = 1,时表示还有分片，0表示没有，DF  = 1表示不能分片，0可以，第三位没有用

片偏移（13）：以8字节为单位，所以每个分片长度一定为8的整数倍

生存时间（8）：每经过一个路由就-1，到0就丢掉，是为了防止兜圈圈的

协议（8）：表示运输层所使用的协议

首部检验和（16）：只检验首部，不包含数据部分

源地址（32）：

目的地址（32）：

IP层转发分组的流程：

流程：

1.提出目的地址IP = D ，网络地址 = N

2.若N就是与路由连接的某个网络，就直接交付。

3.若路由表中有目的为D的特定主机路由，就给这个路由

4.若路由表中有到达网络N的路由，就给这个路由

5.若有默认路由，给这个路由

6报错

注意： 为什么我们不在表中直接用硬件地址呢。因为使用抽象的IP地址，本来就是为了隐藏各种底层网络的复杂性而便于分析和研究的。直接使用硬件地址，会带来更多麻烦。