计算机网络学习（六）—网络层概述以及相关习题
学习内容
一、网络层的概述
二、网络层提供的两种服务
三、IPv4地址的概述
四、分类编址IPv4地址
五、划分子网的IPv4地址
六、无分类编制的IPv4地址
七、IPv4的应用规划
一、网络层的概述
- 网络层的主要任务是实现网络互连，进而实现数据包在各网络之间的传输。
要实现网络层服务，要解决以下主要的问题： - 网络层向运输层提供怎样的服务（可靠传输还是不可靠传输）
- 网络寻址的问题
- 路由选择问题
因特网是目前全世界用户数量最多的互联网，它使用TCP/IP协议栈。由于TCP/IP协议
栈的网络层使用网际协议IP，它是整个协议栈的核心协议，因此，在TCP/IP协议栈中的网络层常常被称为网际层。
二、网络层提供的两种服务
- 面向连接的虚电路服务 和 无连接的数据报服务
面向连接的虚电路服务 - 可靠通信由网络来保证
- 必须建立网络层的连接—虚电路VC
- 通信双方沿着已建立的虚电路发送分组
- 目的地址仅在连接建立阶段使用，之后每个分组的首部只需要携带一条这种条虚电路的编号
- 这种通信方式如果再使用可靠传输的网络协议，就可以使得所发送的分组最终到达接收方（无差错按序到达、不丢失、不重复）
- 通信结束之后，需要释放之前所建立的虚电路
- 很多广域分组交换网都使用面向连接的虚电路服务
无连接的数据报服务
- 可靠通信应当由用户主机来保证
- 不需要建立网络层连接
- 每个分组可以走不同的路径
- 每个分组的首部必须携带目的主机的完整地址
- 这种通信方式所传送的分组可能导致误码、丢失、重复、和失序
- 由于网络本身不提供端到端的可靠传输服务，这就使得网络中的路由器比较简单，而且价格低廉
- 因特网采用了这种设计思想，也就是将复杂的网络处理功能置于因特网的边缘（用于主机和其内部的运输层），而相对简单的尽量大努力的分组交付置于因特网核心。
三、IPv4地址的概述
- IPv4地址就是给因特网上的每一台主机（或者路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32比特的标识符
- IP地址由因特网名字和数字分配机构ICANN（The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）进行分配
点分十进制方法
四、分类编址IPv4地址
（一）、A类地址
（二）、B类地址
（三）、C类地址
练习题
五、划分子网的IPv4地址
- 32比特的子网掩码可以表明分类IP地址的主机号部分被借用了几个比特作为子网号
- 子网掩码使用连续的比特1对应网络号和子网号
- 子网掩码使用连续的比特0来对应主机号
- 将划分子网的IPv4地址与其对应的子网掩码进行逻辑运算就可以得到IPv4地址所在子网的网络地址
子网掩码的划分练习题，具体详细解题请看博客：子网掩码的划分
默认的子网掩码是指在未划分子网的情况下使用的子网掩码
六、无分类编制的IPv4地址
- 划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难，但是数量巨大的C类网因为其他地址空间太小并没有得到充分的使用，而因特网的IP地址在加速消耗，整个IPv4地址空间面临全部耗尽的威胁。
- 为此，因特网工程任务组IETF提出了采用五分类编制的方法来解决IP地址的紧张问题，同时还专门
成立了IPv6工作负责研究新版本彻底解决IP地址耗尽的问题。 - 1993年，IETF发布了无分类域间路由器选择CIDR（Classless InterDomain Routing）的RFC文档
- CIDR消除了A，B，C类地址，以及子网划分的概念
- CIDR可以更加有效的分配IPv4的地址空间，并且可以在新的IPv6使用之前允许因特网的规模继续增长
- CIDR采用斜线记法，或者称为CIDR法，就是在IPv4地址的后面添加斜线/,在斜线的后面写上网络前缀所占的比特数量
我们只要知道CIDR地址块的任何一个地址，就可以知道该地址块的全部细节：
- 地址块的最小地址
- 地址块的最大地址
- 地址块的地址数量
- 地址块聚合某类网络（A类、B类、C类）的数量
- 地址掩码（也可以称为子网掩码）
路由聚合（构造网） - 网络前缀越长，地址块越小，路由越具体
若路由器查表转发分组时有多条路由可选，则选择网络前缀最长的那条，这称为最长前缀匹配，因为这样的路由更加具体
七、IPv4的应用规划
