网络层：虚电路：IPV4：子网掩码

网络层（Network Layer）是OSI模型的第三层，它是OSI参考模型中最复杂的一层，也是通信子网的最高一层。它在下两层的基础上向资源子网提供服务。其主要任务是：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。具体地说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。
一般地，数据链路层是解决同一网络内节点之间的通信，而网络层主要解决不同子网间的通信。例如在广域网之间通信时，必然会遇到路由（即两节点间可能有多条路径）选择问题。
在实现网络层功能时，需要解决的主要问题如下：
寻址：数据链路层中使用的物理地址（如MAC地址）仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时，为了识别和找到网络中的设备，每一子网中的设备都会被分配一个唯一的地址。由于各子网使用的物理技术可能不同，因此这个地址应当是逻辑地址（如IP地址）。
交换：规定不同的信息交换方式。常见的交换技术有：线路交换技术和存储转发技术，后者又包括报文交换技术和分组交换技术。
连接服务：与数据链路层流量控制不同的是，前者控制的是网络相邻节点间的流量，后者控制的是从源节点到目的节点间的流量。其目的在于防止阻塞，并进行差错检测。

路由算法：当源节点和目的节点之间存在多条路径时，本层可以根据路由算法，通过网络为数据分组选择最佳路径，并将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。




从占用通信子网资源方面看：虚电路服务将占用结点交换机的存储空间，而数据报服务对每个 其完整的目标地址独立选径，如果传送大量短的分组，数据头部分远大于数据部分，则会浪费带宽。
从时间开销方面看：虚电路服务有创建连接的时间开销，对传送小量的短分组，显得很浪费；而数据报服务决定分组的去向过程很复杂，对每个分组都有分析时间的开销。
从拥塞避免方面看：虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来，一旦分组到达，所需的带宽和结点交换机的容量便已具有，因此有一些避免拥塞的优势。而数据报服务则很困难。
从健壮性方面看：通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素，但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。因此虚电路服务更脆弱。





数据报网络





不会这么完美的，其他=缺省路由，所以，如下



IP报文段的首部格式
IP数据报（IP datagram），更准确的说法叫分组（packet）。
（分组指IP数据报既可以是一个IP数据报，也可以是IP数据报的一个片（fragment））
IP传输给网络接口层的数据单元称作IP数据报。

版本：占4位，指IP协议的版本。通信双方使用的
IP协议版本必须一致。日前广泛使用的 IP协议版本号为 4 (即 IPv4)。
IPv6 目前还处于起步阶段。

首部长度：占 4 位，可表示的最大十进制数值是 15。请注意，
这个字段所表示数的单位是32位字 ( 1 个32位字长是4 字节)，
因此，当 IP 的首部长度为 1111 时 (即十进制的 15)，
首部长度就达到 60字节。当 IP 分组的首部长度不是4字节的整数倍时，
必须利用最后的填充字段加以填充。
因此数据部分永远在 4字节的整数倍开始，
这样在实现 IP协议时较为方便。
首部长度限制为 60字节的缺点是有时可能不够用。
这样做的目的是希望用户尽量减少开销。
最常用的首部长度就是 20 字节 (即首部长度为 0101)，
这时不使用任何选项。

服务：占 8 位，用来获得更好的服务。
这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。
1998年IETF把这个字段改名为区分服务 DS (DifferentiatedServices)。
只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。

总长度：总长度指首都及数据之和的长度，单位为字节。
因为总长度字段为 16位，所以数据报的最大长度为 2的16次方-1=65 535字节。 在IP层下面的每一种数据链路层都有自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，即最大传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit)。当一个数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度 (即首部加上数据部分)一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。

生存时间：占 8位，生存时间字段常用的英文缩写是
TTL (Time To Live)，其表明数据报在网络中的寿命。
由发出数据报的源点设置这个字段。
其目的是防止无法交付的数据报无限制地在因特网中兜围子，
因而白白消耗网络资源。最初的设计是以秒作为 TTL的单位。
每经过一个路由器时，就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。
若数据报在路由器消耗的时间小于 1 秒，就把TTL值减 1。
当 TTL值为 0时，就丢弃这个数据报。

协议：占 8 位，协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。

首部检验和：占 16位。这个字段只检验数据报的首部，
但不包括数据部分。这是因为数据报每经过一个路由器，都要重新计算一下首都检验和 (一些字段，如生存时间、标志、片偏移等都可能发生变化)。不检验数据部分可减少计算的工作量。

源地址：占32位。目标地址：占32位。没什么好说的。



IP数据包的总长度过大，超过链路的最大MTU时，数据包就会被分成多片，
而在如今的IPv4的网络中，数据传输时不可靠的，是尽力而为的，
所以这些分片的数据单元到达对端的链路和时间都是不同的，
对端根据IP首部中的标示符（Identification）、标志（Flag）、段偏置值字段
重组数据包。


标识 (Identification)：占 16位。
IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，
计数器就加 1，并将此值赋给标识字段。但这个“标识”并不是序号，
因为 IP是无连接的服务，数据报不存在按序接收的问题。
当数据报由于长度超过网络的 MTU 而必须分片时，
这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。
相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为
原来的数据报。

标志 (Flag)：占3 位，但目前只有2位有意义。
标志字段中的最低位记为 MF (More Fragment)。
MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片
中的最后一个。
标志字段中间的一位记为 DF(Don’t Fragment)，
意思是“不能分片”。只有当 DF=0时才允许分片。

片偏移：占 13位。较长的分组在分片后，
某片在原分组中的相对位置。也就是说，相对用户数据字段的起点，
该片从何处开始。片偏移以 8个字节为偏移单位。
这就是说，每个分片的长度一定是 8字节 (64位)的整数倍。

实例

6个
IP地址类型
IP地址=网络地址＋子网地址＋主机地址
最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型，A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。
1． A类IP地址

一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围从1.0.0.0 到126.255.255.255。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳16777214个主机。

2． B类IP地址

一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机 。

3． C类IP地址

一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。

4． D类地址用于多点广播（Multicast）。

D类IP地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。

5． E类IP地址

以“llll0”开始，为将来使用保留。

全零（“0．0．0．0”）地址对应于当前主机。全“1”的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址。

在IP地址3种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，其地址范围如下：

A类地址：10.0.0.0～10.255.255.255

B类地址：172.16.0.0～172.31.255.255

C类地址：192.168.0.0～192.168.255.255

A类地址的第一组数字为1～126。注意，数字0和 127不作为A类地址，数字127保留给内部回送函数，而数字0则表示该地址是本地宿主机，不能传送。

B类地址的第一组数字为128～191。

C类地址的第一组数字为192～223。

1. A类地址

   A类地址的表示范围为：0.0.0.0~126.255.255.255，默认网络掩码为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

   1. B类地址

B类地址的表示范围为：128.0.0.0~191.255.255.255，默认网络掩码为：255.255.0.0；B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址，后面两组数字代表网络上的主机地址。

1. C类地址

   C类地址的表示范围为：192.0.0.0~223.255.255.255，默认网络掩码为：255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一般的局域网和校园网，它可连接的主机数量是最少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后一组数字作为网络上的主机地址。

   实际上，还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊，在这里只是简单介绍一下：D类地址称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用。E类地址保留给将来使用。
   
   
   私有IP地址是一段保留的IP地址。只使用在局域网中，无法在Internet上使用。
   
   子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
   子网掩码它的主要作用有两个，一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络。
   **掩码的意思，就是把一部分的代码掩盖住,同时露出另一部分代码
   我想到佐罗用黑布把眼睛掩盖住只露出半张脸的样子………..
   子网掩码，是为了掩盖住“网络号net_id”，暴露出“主机号host_id”
   用1表示掩盖
   用0表示暴露**
   IP地址写法：10.10.10.1/24 10.10.10.1/25

24说明了子网掩码遮住了24位，也说明了这个IP的“网络号net_id”是24位，网段占了24位

25说明了子网掩码遮住了25位，也说明了这个IP的“网络号net_id”是25位，网段占了25位

因为10.10.10.1/24 和 10.10.10.1/25的“网络号”不同，网段不同

而网络地址（第一个IP地址），通过IP地址（二进制）和子网掩码（二进制）进行与操作得出

10.10.10.1/24中的10.10.10.1二进制为10101010.10101010.10101010.00000001
10.10.10.1/24中的子网掩码为11111111 11111111 11111111 00000000
所以10.10.10.1/24中的网络地址为 10101010.10101010.10101010.00000000,即10.10.10.0
10.10.10.1/24中的广播地址为 10101010.10101010.10101010.11111111,即10.10.10.255
所以这个网段里，能分配给主机使用的一共有254个IP地址,从10.10.10.1~10.10.10.254

10.10.10.1/25中的10.10.10.1二进制为10101010.10101010.10101010.00000001
10.10.10.1/25中的子网掩码为11111111 11111111 11111111 10000000
所以10.10.10.1/25中的网络地址为 10101010.10101010.10101010.00000000,即10.10.10.0
10.10.10.1/25中的广播地址为10101010.10101010.10101010.01111111，即10.10.10.127
（在网络地址变广播地址的时候，因为子网掩码掩盖了25位，所以只能最后27位变成1）
所以在这个网段能，能分配给主机使用的一共有126个地址，从10.10.10.1~10.10.10.126

224(十进制) = 11100000(二进制)

“IP地址/ 数字” 是什么意思？
答：数字是子网掩码位（数），例如 192.168.5.12 / 21 ，说明子网掩码由21个1组成，即 子网掩码是：
11111111 11111111 11111000 00000000 ，也就是255.255.248.0

同样的IP地址和不同的子网掩码可以得出相同的网络地址；
一个C类网络进行子网划分，就是对第四个八位组进行划分，比如划分成八个子网，三个比特（224(十进制) = 11100000(二进制)）
红色的每个子网的子网地址，绿色的是每个子网的广播地址，这些都是无法分配给主机使用的；但是没有划分子网的时候，是只有.0和.225不能使用的；

由此，得出的结论是划分子网增加了灵活性，但是减少了能够连接在网络上的主机总数

最后

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