本文是计算机网络课程网络层部分的笔记。
由于是备战面试，因此跳过了物理层和数据链路层，下面只对上述两层简单回顾一下，对上述两层感兴趣的同学可以去原视频观看。
物理层和数据链路层简述
物理层：
1.网络设备的机械特性，电气特性，功能特性，过程特性
2数据通信的基础知识：数字知识，模拟知识
3频分多路复用
4时分多路复用
数据链路层：
1.封装成帧
2透明封装【转义字符】
3无差错接收【差错校验】
4点到点线路的数据链路层 PPP
5广播信道的数据链路层 CSMA/CD
6以太网 集线器，网桥，交换机
100M，1000M以太网
网络层提供的服务
网络层的功能：负责在不同网络之间尽力转发数据包，基于数据包的IP地址转发。
如果丢了，不负责数据重传，也不负责顺序。
实现网络层功能的设备就是路由器。路由器只关心IP地址，选择下一跳在哪。
网络设备和OSI参考模型关系
计算机通信的过程是什么？
1应用程序准备要传送的文件；
2传输层，将文件分段，并且编号；
3网络层给每一段加上IP地址【目的地址与源地址】【数据包】
4数据链路层：【数据帧】
使用自己的子网掩码判断自己地址在哪个网段；使用自己的子网掩码判断目标地址在哪个网段。加上物理层的地址
两种情况：
①同一个网段：ARP协议广播解析目标IP地址的MAC地址
②不是一个网段：
FCS帧检验序列
5物理层传输二进制。【比特流】
集线器：增强信号
交换机：存储转发【链路层，两层设备】
路由器：接收比特流，根据数据包选择路径。【网络层设备，三层设备】
病毒是应用程序，路由器，交换机，集线器等都不会中病毒。
网络层协议
在TCP/IP协议族中，属于网络层的协议有：IP/ARP/ICMP与IGMP协议。
ARP协议：（Address Resolution Protocol）数据通信之前的操作。将IP地址通过广播，【广播不能跨网段】，目标MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，解析目标IP地址的MAC地址。
ARP的功能：利用网络层地址(IP地址)，来取得对应的链路层地址(MAC地址)。
Mac地址就是在媒体接入层上使用的地址，通俗点说就是网卡的物理地址。现在的Mac地址一般都采用6字节48bit。
扫描本网段的IP地址
cmd下的命令gpedit.msc 组策略编辑器——脚本（启动/关机）arp -a
本地链接——修复 清除缓存
使用ICMP协议的命令——Ping和pathping
ICMP(Internet Control Message Protocol)：Internet控制消息协议。该协议是TCP/IP协议集中的一个子协议，属于网络层协议，主要用于在主机和路由器之间传递控制信息，包括报告错误，交换首先控制和状态信息等。
当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时，会自动发送ICMP消息。我们可以通过Ping命令发送ICMP回应请求消息并且记录收到ICMP回应回复消息，通过这些消息来对网络或主机的故障提供参考依据。
Ping命令底层就是ICMP协议。
Ping time 查看延迟。
其中的TTL是生存时间，可以判断系统。Linux是64，windows是128，Unix是255。Ping 8.8.8.8 -t 一直ping下去Ping 8.8.8.8 -l 2000 指定ping时数据包的大小。Ping 8.8.8.8 -i 2 更改数据包TTL时间，能够跟踪数据包途径的路由器信息。
ping 估算网络状况。
pathping 跟踪数据包路径，计算丢包情况【功能更强】
tracert 10.7.1.53 在Windows上跟踪数据包路径的命令，不计算丢包情况。traceroute 10.7.1.53 在路由器上跟踪数据包路径的命令
Ping命令能够产生流量，但不是应用程序。是网络层的程序。不需要应用程序支持。
IGMP——网络组播管理协议
点到点通信：每个人都可以自由调节进度
广播：一个网段中实现。跨不了路由器。
组播 = 多播，相当于频道。
IP数据报的结构
一个IP数据报由首部和数据两部分组成。
首部的前一部分是固定长度，共20个字节，是所有IP数据包必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
数据包最大1500-20=1480字节，超过就要分片了。
| IP数据包首部格式 | 含义 |
|---|---|
| 版本 | 占4位，用来标识TCP/IP协议的版本 v4 v6 |
| 首部长度 | 占4位，一般是20个字节，可变长度一般不用。 |
| 区分服务 | 占8位，用来获得更好的服务。区分服务DS(Differentiated Services)QoS |
| 总长度 | 占16位，总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。数据报的最大长度为2^16-1=65535字节。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。 |
| 标识(identification) | 占16位，数据包分片后，便于重组 |
| 标志(flag) | 表示是否完整。占3位，目前只有前两位有意义。标志字段的最低位是MF(More Fragment)。MF=1表示后面“还有分片”，MF=0表示最后一个分片。标志字段中间的以为是DF(Dont Fragment)。只有当DF=0时才允许分片。【没有分片的时候为010】 |
| 片偏移 | 占13位，片偏移指出：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。数据第一个字节是整个数据包的第多少个字节 |
| 生存时间 | 占8位，TTL(Time To Live)，防止路由环路时永不消失。Linux=64; Windows=128; Unix=255;据此可粗略估计系统 |
| 协议号 | 占8位，用来标识用哪个协议来处理。ICMP=1；IGMP=2；TCP=6；UDP=17；IPv6=41；OSPF=89 |
| 首部检验和 | 占16位，只校验数据报的首部，不检验数据部分。这是因为数据报每经过一个路由器，路由器都要重新计算一下首部检验和（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 |
| 目的地址 | 占32位 |
| 可选字段 | 长度可变，很少使用。IPv6没有可变部分。 |
IP协议
让路由器自动学习路由表的协议就是IP协议。
RIP、
OSPF
静态路由和动态路由（网络规模大时采用）。
网络畅通的条件————数据包有去有回。
路由器必须知道到目的地址网段的下一跳是谁。
目的地址无法到达【路由表】；请求超时【有可能是无网关设置】。
静态路由：需要管理员gei告诉路由器所有没有直连的网络(如何转发)下一跳给谁。
静态路由的缺点：适合于小规模的网络，不能自动调整路由【以适应网络的变化】。
动态路由：
RIP协议：周期性地广播路由表，选择最佳路径的标准是跳数，30秒更新一下路由信息。最大跳数为15跳。
