三、网络层

（一）IP协议

　　ip报文大小：20-60Bit

　　TTL的作用：windows系统默认255，过一层路由-1.主要用来防止环路

　　Protocol：协议号，用来对接上层的接口

　　Q：为什么有MAC了还要有IP？

　　A：因为需要路由与寻址，用来定位属于哪个网络，MAC只能在1个广播域内使用。

　　1、IP地址分为网络为、主机位。　

　　2、IP地址由32个二进制位组成，使用点分十进制表示。

　　二进制　　0-1       2位

　　十进制　　0-9　　10位

　　十六进制   0-9，A-F   16位

　　A类 0开头   0.0.0.0 - 127.255.255.255

　　B类 10开头 128.0.0.0 - 191.255.255.255

　　C类 110开头 192.0.0.0-223.255.255.255

　　D类 1110开头 224.0.0.0 - 239.255.255.255

　　E类 1111开头 240.0.0.0 - 255.255.255.255

　　私有地址

　　10.0.0.0 - 10.255.255.255

　　172.16.0.0 - 172.31.255.255

　　192.168.0.0 - 192.168.255.255

　　二进制

　　128　 　64　 　32　 　16　 　8　 　4　　 2　 　1

　　子网掩码

　　128　   192　    224      240      248     252     254     255

　　可划分网段为 2的N次方

　　例子1：

　　192.168.1.0              二进制为  11000000.10101000.00000001.00000000

　　255.255.255.0　　   二进制为  11111111.11111111.11111111.00000000 　　掩码为1的位数为网络位，掩码为0的位数为主机位，掩码位数为24位，所以IP可写为192.168.1.0/24

　　根据IP与子网匹配，该主机位可用IP为2⁸，2x2x2x2x2x2x2x2=256-2个特殊IP，可用IP为254个。

　　特殊IP分别为192.168.1.0(网络号)，192.168.1.255（广播地址）这两个号的主机位为全0和全1.使用的时候系统会提示，主机位不可为全0或者全1

　　例子2：

　　172.129.138.59　　  二进制为  10101100.10000001.10001010.00111011

　　255.255.255.192　　二进制为   11111111.11111111.11111111.11 000000         掩码为1的位数为网络位，掩码为0的位数为主机位，掩码位数为 26位，所以IP可写为172.129.139.59/26

　　根据IP与子网匹配，得出该网段可用IP为，掩码32-26=6，2⁶， 2x2x2x2x2x2 = 64-2个特殊IP，可用IP为62个。

　　第一个IP为     10101100.10000001.10001010.00    000000       即172.129.138.0             但是该IP的主机位为全0，属于网络号，不属于可用IP。

　　最后一个IP为  10101100.10000001.10001010.00    111111        即172.129.138.63 　　   但是该IP的主机位为全1，属于广播地址，不属于可用IP。

　　但经过计算，该网络的可用IP为172.129.138.1-172.129.138.62

　　例子3：

　　192.168.1.158　　　　二进制为  11000000.10101000.00000001.10011110

　　255.255.255.248　　   二进制为  11111111.11111111.11111111.11111   000      掩码为1的位数为网络为，掩码为0的位数为主机位，掩码位数为29，所以IP可写为192.168.1.159/29

　　根据IP与子网匹配，该主机的可用IP为32-29 = 3。   2³ = 2x2x2 = 8-2个特殊IP，可用IP为6个

　　第一个IP为：　　11000000.10101000.00000001.10011      000     即192.168.1.152　　　　但是该IP的主机位全0，属于网络号，不属于可用IP。

　　最后一个IP为：    11000000.10101000.00000001.10011      111      即192.168.1.159　　      但是该IP的主机位全1，属于广播地址，不属于可用IP。

　　经过计算，该网络的可用IP为6个：192.168.1.153，192.168.1.154 ，192.168.1.155，192.168.1.156，192.168.1.157，192.168.1.158

（二）IP报文：

　　IP包分片：把一个数据包分为2个。

　　  MTU：最大传输单元，默认大小为1500字节

总结：

1、子网掩码的作用？

答：用来区分网络位和主机位。

2、IP报文中的TTL的作用是什么？

答：防止环路

3、网关的作用是什么？

答：实时不同网段之间互访

（三）数据通讯的过程

PC1

　　1、从高层向下封装数据，至3层时封装目标IP 2.2.2.2 ，源IP为自己的IP。

　　2、数据包接着来到2层进行封装，目标MAC为R1网关的MAC，源MAC为自己，TYPE为IP报文类型的0X0800，然后向下通过物理层以后将数据包发送至R1 GE0口。

R1

　　1、R1接收到数据包以后，检测到2层目标MAC地址为自己，于是进行解封，解封以后发现Type为IP类型，于是交给三层进行处理。

　　2、三层看到目标IP是2.2.2.2，不符合自己的IP，并且查到IP路由表里有去到2.2.2.2的路由，出口为GE1口，于是通过ARP向R2路由器请求GE01的MAC，并且对二层重新进行封装，目标MAC为下一条R2路由器的GE1口的MAC，源MAC为自己的MAC。然后向R2发送数据包。

R2

　　1、R2接受到数据包以后，检测2层目标MAC地址为自己，于是进行解封，解封以后发现Type类型为IP类型，于是交给三层进行处理。

　　2、三层看到目标IP为2.2.2.2，不符合自己的IP，并且查到2.2.2.2这个IP和自己同网段，出口为GE0口，于是从新进行2层封装，然后将数据包通过GE0口发送至目标PC。

PC2:

　　1、PC2接到数据包以后，检测二层目标MAC地址为自己，于是进行解封，解封以后发现Tpye类型为IP类型，于是交给三层进行处理。

　　2、三层看到目标地址也为2.2.2.2，符合自己的IP。于是进行解封，然后交给上层进行处理。

三、网络层

原文：https://www.cnblogs.com/noyes1985/p/11172856.html