网络层协议简介

ARP(地址解析协议)

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如果两台主机在同一个子网络,那么我们可以用ARP协议,得到对方的MAC地址。
ARP协议也是发出一个数据包(包含在以太网数据包中),其中包含它所要查询主机的IP地址,
在对方的MAC地址这一栏,填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF,表示这是一个"广播"地址。
它所在子网络的每一台主机,都会收到这个数据包,从中取出IP地址,与自身的IP地址进行比较。
如果两者相同,都做出回复,向对方报告自己的MAC地址,否则就丢弃这个包。
总之,有了ARP协议之后,我们就可以得到同一个子网络内的主机MAC地址,
可以把数据包发送到任意一台主机之上了。

RARP

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从Mac地址定位到IP地址的一种协议

广播和多播

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广播:主机号全为1或0,广播中又有直接广播
网络地址192.168.0.0/24 -> 192.168.1.255/24目标发送IP包
收到这个包的路由器将数据发送给192.168.1.0/24
使得192.168.1.1-192.168.1.254的主机都能就收到这个包
广播会带来不必要的流量,而且不能穿透路由,不能再其他网段发送数据


多播:使用D类地址
224.0.0.0-239.255.255.255

子网,子网掩码

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ip地址 + 子网掩码 = 网络地址

IP

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面向无连接的,
ip负责把数据发送给目标主机,tcp负责保证对端主机收到数据

ipv4

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IP地址是一个32位的二进制数,由四个八位字段组成。每个IP地址包括两部分:一部分为网络标识,一部分为主机标识。  
IP又分为4大类,A类地址,B类地址,C类地址,D类地址

A类地址

A类地址前8位为网络标识。后24位为主机标识。网段与主机数的计算方法如下:

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根据规定,A类地址的网络标识必须以“0”开头。
那么其网段数应该为0XXXXXXX.YYYYYYYY.YYYYYYYY.YYYYYYYY即后面有七位数字,因为是二进制数,
所以网段数应该为: 2^7,即2的7次幂个网段,等于128,即网段应该是0—127之间。
而网络空间计算都必须“减2”,这是因为要扣除两个保留地址:二进制数里全是“0”和全是“1”的要保留。“0”做为网络号,“1”做为广播号。所以A类地址的网段为1—126. A类主机数计算: 
因为后面24位是主机标识,所以主机数应该是2^24,即2的24次幂 2^24=16777216,扣除两个保留地址后,主机最大数应该是16777214个。
综上所述,A类IP地址范围应该是:1.0.0.1~126.255.255.254  

B类地址

A类地址前16位为网络标识。后16位为主机标识。网段与主机数的计算方法如下:

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根据规定,B类地址的网络标识必须以“10”开头。
那么其网段数应该为10XXXXXX.XXXXXXXX.YYYYYYYY.YYYYYYYY即后面有14位数字,
因为是二进制数,所以网段数应该为: 
2^14,即2的14次幂个网段,等于16384,扣除两个全“0”,全“1”的保留地址,所以B类网络可以有16382个网段。 
而转换成十进制后, IP地址的第一个小数点前的数字区间应该是多少呢?因为第一段是10XXXXXX,所以应该是2^6个,
即2的6次幂,等于64个。127是被保留网段暂不使用。
B类网段应该是从128开始,所以128+64-1=191.即十进制IP的第一段数字是在128—191之间。 
B类主机数计算: 
因为后面16位是主机标识,所以主机数应该是2^16,即2的16次幂 2^16=65536,扣除两个保留地址后,主机最大数应该是65534个。  
综上所述,B类IP地址范围应该是:128.0.0.1~191.255.255.254  

C类地址

A类地址前24位为网络标识。后8位为主机标识。网段与主机数的计算方法如下:

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根据规定,C类地址的网络标识必须以“110”开头。那么其网段数应该为110XXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.YYYYYYYY即后面有21位数字,因为是二进制数,所以网段数应该为: 
2^21,即2的21次幂个网段,等于2097152,扣除两个全“0”,全“1”的保留地址,所以B类网络可以有2097150个网段。 
而转换成十进制后,IP地址的第一个小数点前的数字区间应该是多少呢?因为第一段是110XXXXX,所以应该是2^5个,即2的5次幂,等于32个。C类网段应该是从192开始

所以192+32-1=223。也就是说,十进制IP的第一位在192和223之间。C类主机计数:
因为最后的8位是主机标识,所以主机的数目应该是2^8,也就是说,2的8次方是2^8=256。扣除两个保留地址后,主机的最大数量应为254个。
综上所述,C类IP地址范围应为192.0.0.1~223.255.255.254。

私有地址:

私有ip属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。RFC1918定义了私有IP地址范围:

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A: 10.0.0.0~10.255.255.255 即10.0.0.0/8
B: 172.16.0.0~172.31.255.255即172.16.0.0/12
C:192.168.0.0~192.168.255.255 即192.168.0.0/16
文章作者: woyao
文章链接: https://chenwoyao.github.io/2021/04/23/计算机网络/网络层协议简介/
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