一、网络层的主要功能
1.提供了通讯时必须使用的逻辑ip地址
2.连接不同的网段，包括公网与私网
3.根据不同的路由协议选择最佳路径
二、IP包头的内容
1.版本:IPV4或IPV6
2.首部长度:指IP头部长度，默认为20Byte
3.服务类型与优先级:配置Qos实施服务质量
4.总长度:包含PDU数据及四层T/U头部封装内容，最大长度65535Byte 表示一个三层数据包最大为65535大小 如果发送超过65535Byte的数据，则需要进行分片为多个数据包发送。
5.标识符:
6.标志:
7.段偏移量 这三样负责数据包的分片与重组
8.TTL:生命周期字段 每经过一个路由器减1 为减到为0时，说明该数据包不是一个有效的数据包，该数据包将被丢弃，目的是防止无用数据包在网络中无限循环占用网络带宽，windows TTL值默认为128,TTL值可手动修改，目的时防止网络攻击。
9.协议号:协议字段 用来标识封装的上层数据协议类型是UDP还是TCP，如果数值为6，表示采用的是TCP协议，如果数值为17，表示采用的是UDP协议。
10.首部校验和:提供数据的错误检测
11.源IP地址:长度为32Bit 用点分十进制表示
12.目的IP地址:长度为32Bit 用点分十进制表示
网络层常用的设备:三层交换机、路由器、防火墙。
三、IP地址的作用
1.用来标识每一个网络节点 例如:192.168.1.1 /24 221.5.203.98 /24
2.用来表示每一个不同的网段 例如:192.168.1.0、221.76.32.0
192.168.1.64 /26(这是一个子网网段的地址)
四、IP地址特点
不论是公网IP还是私网IP IP地址都具有唯一性 这里的唯一性指的是IP地址在当前网段中唯一且不可重复
五、IP地址种类
1.IP地址分为IPV4地址和IPV6地址
2.IPV4长32bit,用4段点分十进制表示 例如:192.168.1.10 /24 192.168.1.0 /24
3.IPV6地址长128bit,通常写成8组，每组为四个十六进制数的形式，比如：AD80:0000:0000:0000:ABAA:0000:00C2:0002 是一个合法的IPv6地址。
六、IP地址分类
1.IP地址按功能可分为公网IP地址与私网IP地址
2.公网IP地址是直接连接互联网的, 公网IP是网络运行商分配的，
3.私网IP地址是在局域网中使用的，私网IP地址不能直接访问互联网，必须通过路由器的nat地址转换功能将私网IP转换为ISP运行商分配的公网IP，之后才能访问互联网。
七、公网IPv4地址的划分
公网IPv4地址可划分为：A类,B类,C类、D类、E类这五类
1.A类地址
1.1) A类地址范围：1.0.0.0---126.255.255.255，网络号1~126都是A类公网IP， 127段IP作为维护使用，子网掩码默认为255.0.0.0，所以每个A类IP地址中能容纳16777214台主机相互通信
1.2) A类公网IP主要由基础网络运行商使用
1.3) 其中10开头的ip都是局域网IP
1.4) A类私网IP多用于大型机构或企业使用
2.B类地址
2.1) B类地址范围：地址范围为128.0.0.0-191.255.255.255，网络号128~191都是B类公网IP，子网掩码默认为255.255.0.0，所以每个B类能容纳最大主机数量65534台主机相互通信
2.2) B类公网IP多用于中小企业网络使用
2.3) 其中172.16—172.31之间的IP都是局域网IP
2.4) B类私网IP主要由中型企业使用
3.C类地址
3.1) C类地址范围： 192.0.0.0---223.255.255.255，网络号192~223都是C类公网IP，子网掩码默认为255.255.255.0，所以每个C类IP地址中能容纳最大主机数量254台主机相互通信
3.2) C类公网IP多用于小型企业或私人网络使用
3.3) 其中192.168开头的IP都是局域网IP
3.4) C类私网IP主要由小型企业或个人使用
4.D类地址
4.1) D类地址范围： 224.0.0.0----239.255.255.255都是D类公网IP，
4.2) D类公网IP主要用于组播使用
4.3) D类IP没有私网地址
5.E类地址
4.1) E类地址范围： 240.0.0.0----254.255.255.255都是E类公网IP，
4.2)E类公网IP主要用于科研使用
4.3) E类IP没有私网地址
八、私网IP地址的划分
1.A类私网IP地址: 10.0.0.0/8
2.B类私网IP地址:17.16.0.0----172.31.255.255 /24
3.C类私网IP地址:192.168.0.0---192.168.255.255 /32
九、特殊IP地址
1.127开头的为本机回环地址 用于本地网卡检测使用 本机常用127.0.0.1表示
2.169.254开头的地址为微软买断的地址 当主机没有获取到IP时将分配一个该特殊地址 该地址不能用于内网也或外网通信
3.0.0.0.0 表示任意网络
4.子网掩码如果为8或16或24 ，并且网段中的最后一段数值为255，表示这是一个网段的广播地址。
十、IPV4地址表示方式
1.用点分二进制表示 那么就是32Bit 每段8位二进制为一段 共4段
以11000000.10101000.01010000.01000110为例来说明：
11000000=128*1+64*1=192；10101000=128*1+32*1+8*1=168；01010000=64*1+16*1=80；01000110=64*1+4*1+2*1=70；
最后可以得出此IP地址的十进制为192.168.80.70
2.用点分十进制表示 那么就是4Byte 例如:10.10.10.1 192.168.1.10
十、IP地址相关计算
2的幂次方运算
20 =1
21 =2
22 =4
23 =8
24 =16
25 =32
26 =64
27 =128
28 =256
29 =512
210 =1024
211 =2048
212 =4096
213 =8192
214 =16384
215 =32768
216 =65536
二进制转为十进制
10进制转2进制，出2取余，从下网上写
255以内的10进制数转2进制快速计算方法
在网络通信中 IP网址的任意一段数值最大不会超过255了
所以
第一步：先写成八个0及对应幂次及对应幂次的十进制数值
第二步：凑数法，对应位数的数值若需要记为1，不需要记为0
以97为例:
第8位为128，超97了，数值不需要所以第8位记为0,第7位为64，数值没超可以要，第七位记为1，然后97-64=33，第6位为32，没超可以要，第6位记为1，然后33-32=1，还需要1个数，以此类推，第5位到第2位都超了，所以第5位到第2位都记为0，最后一位为1，需要，所以最后一位记为1，
所以97转为二进制数值为01100001
练习题:
1.68转为二进制数为0100 0100 左边为0的可以省略 所以为1000100
十一、IPv4地址构成
1.IPv4地址由网络部分和主机部分构成
2.网络部分用来表示一个特定网络
3.主机部分用来区分一个网络中不同的主机
4.子网掩码:区分一个IP地址中的网络部分及主机部分
5.将主机部分全置为0，表示的是该IP所在的网段地址。
6.将主机部分全置为1，表示的是该IP所在网段的广播地址,广播地址一般用255表示，网段的最后一位只要为255，就表示这是一个广播地址。
A类IP第一段表示一个特定的网络 后三段表示该网络中某个特定主机
B类IP 前两段表示一个特定的网络 后两段表示该网络中某个特定主机
C类IP 前三段表示一个特定的网络 最后一段表示该网络中特定的主机
十二、IP及子网划分相关计算公式
1.子网个数: 2m=子网个数,m为借走的主机位数,根据子网掩码可以确定借走的主机位数，从而算出可以划分为多少个子网
2.网络地址: 将主机部分全置为0，表示的是该IP所在的网络地址。
3.广播地址: 网络地址+将主机部分全置为1
4.可用IP地址数:2n-2 n为主机位数
5.起始地址: 为网络地址+1
6.终止地址: 终止地址是广播地址-1
7.每个子网的可用ip数均相同
8.每个子网主机部分全置为1的数值也均相同
练习题1.
126.20.10.0/10这个A类网段的网络地址、广播地址以及可用地址数、起始地址、终止地址分别是多少？
1.首先这是一个A类网段，所以第一段为网络地址，后面三段为主机地址，所以网络地址是126.0.0.0。
2.广播地址就是主机位全1的地址，后面三段全为1则是0.255.255.255，所以广播地址为网络地址126.0.0.0+0.255.255.255
所以广播地址为126.255.255.255
3.可用地址计算公式为2n-2(n为主机位数),减去的2分别是网络地址及广播地址，所以可用地址数为224-2=16777214
4.起始地址为:126.20.10.1
5.终止地址为:126.255.255.254
练习题2:
192.168.10.1/24这个C类地址的网络地址、广播地址以及可用地址数起始地址、终止地址分别是多少？
1.网络地址为192.168.10.0
2.广播地址为192.168.10.255
3.可用地址数为28--2=254
4.地址范围为192.168.10.1~192.168.10.254
练习题3:
192.168.10.128/25这个C类子网的网络地址、广播地址以及可用地址数、起始地址、终止地址分别是多少？
1.网络地址为192.168.10.128
2.主机位还剩余7位全为1表示广播地址 1111111对应的十进制为127，所以网络地址192.168.10.128+127=192.168.10.255
所以广播地址为192.168.10.255
3.主机位还剩余7位 27-2=126 那么可用的地址数有126个
4)起始地址:192.168.10.129
5)终止地址:192.168.10.254
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