计算机网络

一、网络层

在计算机网络领域,网络层应该向传输层提供什么样的服务,是面向连接还是无连接,可靠交付由谁来保证,是网络还是端系统。以前电信网通过程控交换机使用面向连接的方式,使电信网络能够向用户提供可靠传输服务,这里提供可靠性的是网络,不是端系统,因为电话机是无智能的,没有差错处理能力的。但是计算机确实与电话机完全不同,它具有差错处理能力,基于这点,就有了一种新的思路:网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 由于传输网络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,价格也比较低,如果主机中的进程之间的通信需要可靠的,那么就由网络主机中的运输层负责(包括差错处理、流量控制),这样设计的优势是网络造价大大降低,运行方式灵活,可以适用多种应用。

1.1.IP网际协议

IP协议的作用就是使互联起来的计算机网络能够通信,在TCP/IP体系中通常被称为网际层或IP层,之所以叫网际层是想强调把多个网络互联起来。如果我们把世界上所有的计算机网络通过IP协议连接起来看作是一整个虚拟的IP网络,那么在这个网络里的计算机就能进行通信,如果在这个网络上面使用TCP协议的话,就是现在的互联网,那么两台互联网中的主机如何去通信呢,比如A主机要去访问B主机,即A主机要将IP数据报发给B主机,如果我们只在网络层去考虑其通信过程,那么是怎么一回事呢?首先A主机要查找自己的路由表,看B主机是否在同一网络,如果在同一网络那么不需要经过任何路由器就可以直接交付,如不是,则必须把IP数据报发送给某个路由器,该路由器查找自己的路由表后,该路由器知道该把数据报发给哪一个路由器,就一直这么传下去直到某个路由表发现B主机在其网络上,就可以进行交付了。注意,主机的协议栈有五层,但路由器的协议栈只有三层,这五层子上而下是:应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。

1.2.IP地址分类

互联网是一个单一的、抽象的网络,ip地址就是给互联网上的每一台主机的接口分配一个唯一的的32位的标识符。一个ip地址是由网络号和主机号组成的,其中网络号是唯一的,它指向主机所处的网络,主机号不是唯一的,但是它在其网络里是唯一的。ip地址分为A、B、C、D、E五类,前三者为单播地址,网络号位数分别为8位、16位、24位,D类为多播地址、E类为保留地址,下面就前三者具体说明:
A类地址
A类地址网络号为8位,7位可用,故A类地址可指派的网络号为2^7-2,这里减去2是因为网络号全0和全1,网络号全0的IP地址为保留地址,全1的网络号作为环回地址保留给本机作测试,常用的127.0.0.1就是一个环回地址
A类主机号占3位,那么A类主机数目为2^24-2,这里减去2是因为主机号全0表示单个网络地(10.0.0.0),全1表示该网络的所有主机
B类地址