网络层
IP协议
主机： 有IP，但不能进行路由控制
路由器： 有IP，也能进行路由控制
节点： 主机和路由器的统称
IP协议格式
网段划分：
网络号：标识两个互连的网段
主机号：同一网段内，主机之间网络号相同，主机号必须不同。
不同的子网就是把网络号相同的主机放在一起。
一般的路由器都带有DHCP技术，该技术自动给子网内新增主机分配IP
曾经有一种管理机制把所有的IP地址和网络号划分5类
：
A类 0+7位网络号+24位主机号
B类10+14位网络号+16位主机号
C类110+21位网络号+8位主机号
D类1110+28位多播组号
E类11110+27位 留待以后再用
由于以上方案会浪费掉大量的地址／主机号，针对这种情况提出了新的划分方案，称为CIDR划分子网。
- 引入一个额外的子网掩码来区分网络号和主机号
- 子网掩码也是一个32位的正整数，通常用一段0结尾
- 将IP地址和子网掩码进行按位与，得到的结果就是网络号= IP & 子网掩码
- 网络号和主机号的划分与IP地址类型无关
- 子网主机号位全0----全1范围之间
IP地址和子网掩码更简洁的表示方法：
140.255.20.68/24，表示IP地址位140.255.20.68
子网掩码高24位为全1，即255.255.255.0
特殊的IP地址
- 将IP地址的主机地址设为全0，就成了网络号，表示这个局域网
- 将IP地址的主机地址设为全1，就成了广播地址，用于向同一链路中所有主机发生数据。
- 127.*为环回测试地址 ，通常为127.0.0.1
私有IP和公网IP
10.* 前八位网络号，后24位Ip地址
172.16.*—172.31.*前12位网络号
192.168.*前16位网络号
- List item
一个路由器可以分配两个IP地址，一个WAN口IP，一个LAN口IP（子网IP）
- LAN口连接的主机，都属于到你跟前路由器的子网。
- 不同的路由器，子网IP都一样，192.168.1.1；子网内的主机IP地址不能重复，但子网之间的IP没什么联系
- 最外层WAN口IP就是一个公网IP，子网内的主机需要和外网进行通信时，路由器会把子网IP替换成WAN口IP ，这样层层替换，最终数据包中的Ip成为公网IP，这种技术称为NAT技术
- 我们希望自己实现的服务器程序，能够在外部的公网上访问，就必须有一个公网Ip，这个IP需要购买，因为IP地址短缺。
路由
路由的过程，就是一跳一跳问路的过程。
一跳：数据链路层的一个区间。在以太网中指从源MAC地址到达目的MAC地址之间数据帧的传输区间。
IP数据包的传输过程和问路相似。
1 当IP数据包到达路由器时，路由器先查看目的IP；
2 根据目的Ip 决定发送给下一个路由器还是目的主机
3 反复，直到发送给目的主机
这个过程需要查看路由表。
路由表可以用route命令查看，
若目的IP中了路由表，直接发送即可
数据链路层
MAC地址长度48位，2^48次方个，就用了吧。
一般用16进制 数字 + ：的形式来表示。
eg： 08 : 00 : 27 : 03 : fb：19
，
Mac地址是通常是唯一的，有的也可以配置。
虚拟机中的MAC地址并不是真正的MAC地址
MTU：以太网中数据长度最小46字节，最大1500字节，数据不够长，就需要在后边补填充位eg：ARP数据包
最大值MTU称为以太网的最大传输单元，不同的网络类刑MTU不同。
如果数据大于MTU了 ，就会进行分片。
MTU会对IP协议产生影响。因为IP层不负责可靠传输。
MTU对UDP协议的影响：
一旦UDP携带的数据超过1472字节（1500 -20 IP -8 UDP）就会在网络层分成多个IP数据报；
丢失任意一个，在接收端口就会重组失败，如果在发送端网络层再分片，那么丢失数据的概率大大增加了。
MTU对TCP协议的影响：
TCP数据报也受制于MTU，TCP单个数据报最大消息长度称为MSS
TCP在建立连接的过程中，双方会进行MSS协商，
双方在发送SYN的时候会在TCP头部写入自己能支持的MSS值，然后取最小的作为最终的MSS值。，MSS值在TCP首部的40字节选项中。kind=2；
即DATA = MSS
MTU 》= IP + MSS
ARP 协议
ARP协议介于数据链路层和网络层之间
ARP协议建立了主机IP地址和MAC地址映射关系
- 在网络通信时，应用程序必须直到目的主机的IP地址和端口号，却不知道目的主机的硬件地址MAC
- 数据包首先被网卡接收到，再去处理上层协议，如果接收到的数据包的硬件地址于本季不相符，则直接丢弃。
- 因此，通信前，必须知道目的主机的Mac 地址
ARP协议工作流程
1 源主机发出ARP请求，询问某个IP地址位的硬件地址，并将这个请求广播到本地网段，硬件地址填FF：FF：FF：FF：FF：FF表示广播，
2 当目的IP主机发现ARP请求时，就会将自己的Mac地址填写在应答包中。
3 每台主机都维护着一个ARP缓存表，可以用arp -a 命令查看，缓存表20分钟后过期。
DNS域名解析协议
因为IP+port 来确定一个主机上的一个程序，不好记忆。我们用一个字符串来描述主机名，用hosts 文件描述主机名和IP地址关系
eg：www.baidu.com
.com ：一级域名
baidu：二级域名
www：www只是一种习惯用法。来表示主机支持的协议
ICMP协议
网络层协议
ICMP功能：
1 确认IP包是否成功到达目的地址
2 通知发生IP包丢包的原因
3 ICMP只搭配IPv4 使用。IP v6 需要使用ICMP6
ICMP报文格式
类型 + 代码 + 校验和
ICMP分为两类报文
一类： 通知出错原因
二类：用于诊断查询
ping命令：
ping的是域名，而不是URL；域名可以通过DNS解析成IP
ping不仅能检查网络 ，还能统计响应时间和生存时间TTL
ping会先发送一个ICMP Echo Request给对端，
对端收到，回复一个ICMP Echo Reply
网络层不关注传输层的端口号
traceroute命令
基于ICMP协议实现，可以打印出可执行程序主机，一直到目标主机之前经历多少路由器。
NAT技术：
起因：解决Ipv4 不足；
方式，逐层更换IP为路由器IP，最终达到公网IP
NAT 技术缺陷；
1: 依赖路由表
2；无法从NAT外部向内部服务建立连接
3:转换表的生成和销毁都需要开销
4 通信过程一旦NA图设备异常，即使存在热备，所有TCP连接都会断开
