与网际协议 IPv4 配套的 3 个协议：
①地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)
在IPv4网络中将IP地址解析为MAC地址 的协议
地址解析协议 ARP：想象一下你在大街上找一个人的家，但你只知道他的名字而不知道他家的地址。ARP就像是你去问路的过程，你会找到一个路标（IP地址），然后问路人（ARP请求）：“这个名字住在哪里？”路人（目标设备）会告诉你他的地址，这样你就能找到他了。
②网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)
传递控制信息和错误消息的协议
网际控制报文协议 ICMP：有时候，网络上会出现各种问题，比如路不通了、目的地找不到了，甚至可能是某个设备出了故障。ICMP就像是网络上的“问题通知”，当有问题发生时，它会向相关的设备发送消息，告诉它们发生了什么事情，让它们做出相应的处理
③网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)
在多播网络中管理组成员身份的协议
网际组管理协议 IGMP：假设你加入了一个电视节目的观众群体，但是你不知道节目在哪个频道播出。IGMP就像是告诉电视台你要观看哪个频道的消息，一旦你加入了观众群体，电视台就知道要把节目发送给你了，而不是发送给其他不感兴趣的观众。
网络互连
实现异构网络的互连互通方法，哪种好？
使用中间设备进行互连
使用转发器或网桥不称为网络互连
网络互连使用路由器
转发器、网桥或交换机仅把一个网络扩大了，但仍然是一个网络。
理解：数据链路层及其以下的互连不算网络互连，但网络互连有数据链路层、物理层的参与。
网络互连（NetworkInterconnection）是指将多个计算机网络或通信网络通过某种方式连接在一起，以便它们可以相互通信和交换数据的过程。网络互连通常涉及使用一系列设备和技术，包括路由器、交换机、网桥、网关等，以及不同的传输介质，如光纤、电缆、无线连接等。
互连网络与虚拟互连网络：
分组在互联网中的传送_理解：中间节点都是间接交付，最后的节点是直接交付。
分组在多个节点路由器进行“跳跃”
IP地址⭐
在 TCP/IP 体系中，IP 地址是一个最基本的概念。
没有IP地址，就无法和网上的其他设备进行通信。
（1）IP地址及其表示方法
二进制32位转换成十进制，好记很多，易读性易记性
互联网上的每台主机（或路由器）的每个接口分配一个在全世界唯一的 IP 地址。
由互联网名字和数字分配机构 ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and
Numbers) 进行分配。
IPv4 地址通常是 32 位长，以点分十进制表
示例如 192.0.2.1；
而 IPv6 地址则通常是 128 位长，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，长度更长，以满足互联网发展的需求。
路由器为了更好转发分组，IP 地址采用 2 级结构
IP地址的分类-分类编址
A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节
A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节
B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节
B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节
C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节
C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节
D 类地址是多播地址
-
E 类地址保留为今后使用
-
AB都越来越少，ip用完了，现在都是用C了。
管理简单;使用方便;转发分组迅速;
划分子网，灵活使用。
设计上不合理；大地址块，浪费地址资源;即使采用划分子网的方法，也无法解决 IP地址枯竭的问题。
看第一个字节（子网掩码默认/8 /16/ 24）确定网络类型：A（0~127）B（128~191）C（192~223）D（224~239）E（240~255），子网划分后子网掩码不一样则不能分类。
常用数字：0、127、128、191、192、223、224、239、240、255
注意某类地址和其可用范围不一样，以A类地址为例，
（0.0.0.0~127.255.255.255）是A类地址的范围，实际能用的是从 （1.0.0.0 ~126.255.255.255），
因为0开头的地址用于保留或特殊用途，127开头的用于环回测试。
A类网络地址数量较少，可以用于主机数达1600多万台的大型网
络。 A 类占整个地址空间的 50%。同理，B类网络地址适用于中等规模规模的网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。 B 类占整个地址空间的 25%。 C类网络地址数量较多，适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。 C 类占整个地址空间的 12.5%。其实现在已经分类的意义已经没有了。
取而代之的是CIDR，更有效地分配IPv4的地址空间。
划分子网是个知识点，需要看看。第八版去掉了。研究对象：子网掩码对网络的划分。
⭐通过重新定义子网掩码进行子网划分
举例：先给出子网掩码255.255.255.192 (/26)（也可写作/26，表示了一个 32 位的二进制数，其中有 26 位是连续的 1，其余的是 0。前 26 位用于网络部分，剩余的 6 位用于主机部分。这意味着它可以支持2^6 - 2 = 62个主机地址）【网络位增加，主机位减少！（一个子网的主机位减少）】
我们将使用子网掩码255.255.255.192对网络192.168.10.0进行子网划分。
（理解:该网络一看开头192就是C类网络地址，子网掩码是/24的，子网掩码的第四个字节是1100000，则有两位是1，则新子网掩码是/24+2=/2,相当于本来是主机位的借了两位过去给网络位用。）（或者这样算，256-192=64，所以每个子网都有64个ip，除去网络位广播位就有62台主机）
推论速记：借了n位主机位就能开出2^n个子网，剩下主机位为m，则每个子网有2^m-2台主机。
所以子网ip的最后一个字节的跨度就是2^m。对于第四个字节，看其十进制数值的大小，就能判断出每个子网的第一个位置，如下图的0，64，128，192都是一个子网的开头（8个二进制位也就是有256个位置划分），而各个子网的最后一个位置，如63，127，191，255都是广播ip。
划分子网就是为了更加细致的利用起一个网段，如一个B类地址用于一个广播域，它有2^12=65536个IP地址，但是没必要这么多，就按照规格把这些ip再分配出多个子网，这样不浪费。
192.168.10.0这个网络分了四个子网出去！
注意，划分出的子网的子网掩码长度不一定要一样。如
多少个子网?
在192(11000000)中，取值为1的位数为2，因此答案为2^2=4个子网。
每个子网多少台主机?
有6个主机位的取值为0(11000000)，因此答案是2^6-2=62台主机
有哪些合法的子网?
256 -192 = 64。子网的步长[增量]为64，因此子网为0、64、128和192
每个子网的广播地址是什么?
在下一个子网之前的数字中，所有主机位的取值都为1，是当前子网的广播地址。对于子网0，下一个子网为64，因此其广播地址为63。以此类推。
合法的主机地址有哪些?
合法的主机地址为子网地址和广播地址之间的数字。要确定主机地址，最简单的方法是写出子网地址和广播地址，这样合法的主机地址就显而易见了。
子网划分详解与子网划分实例精析-CSDN博客
网络聚合（聚合是指将连续的IP地址块合并成更大的地址块，以便更有效地进行路由和管理，也就是划分子网的逆过程，主机位增加，网络位减少，网络位借给了主机位。）：
聚合方法：取最长相同网络地址为网络前缀
根据ip地址确定网络范围
例：求86.32.0.0/12的网络范围
无分类编址 CIDR
CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ：无分类域间路由选择。
好处：消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，
可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间，但无法解决 IP 地址枯竭的问题。
例如：192.168.1.0/24。该数字表示了网络地址中前缀部分的长度，即网络地址的位数。
例如，/24 表示网络地址中前24位是网络地址，剩余的位数用于主机地址。这种表示方法允许网络管理员更精确地定义网络的大小，更加灵活了，以适应实际需求。
要点：
(1) 网络前缀 （类比分类编址的网络号）
(2) 地址块
(3) 地址掩码（分类的叫子网掩码，由于无分类不分子网了，叫地址掩码）
可指派的地址数- 2是留给①网络地址（通常用于标识整个网络）
（第一个可用地址，如192.168.1.0为网络前缀的网络地址是192.168.1.0）
和②广播地址（将数据包发送到同一个网络中的所有设备）
（最后一个可用地址，如192.168.1.0为网络前缀的广播地址是192.168.1.255）
在一个子网中，网络地址通常是最低的地址（注意不是网关），然后是主机地址范围，最后是广播地址。
默认网关：
- 它用于将本地网络内的数据包路由到其他网络或者互联网上，
- 充当本地网络与其他网络之间的通信桥梁（通常是路由器或者交换机的一个接口），
- 当主机要发送数据到一个不在本地网络的目标地址时，
它会将数据包发送给默认网关，由默认网关负责将数据包传输到正确的目标地址。
如网络192.168.1.0/24，网关地址就是192.168.1.1
对比起广播地址的网内发送，默认网关是对外发送
在同一个CIDR地址块（也称为同一个网段）中，
所有IP地址都具有相同的网络前缀，这意味着它们属于同一个网络
⭐期末必考！！！
求网络地址：（与实验那块儿重合了，可以看看去）
注：C类是/24的，网络前缀为24位。多一位网络前缀位就多2倍。
（这里的聚合和前文讲的网络聚合是一样的，取共同最长网络前缀，聚合再聚合）
这个 ISP 共有 64 个 C 类网络。如果不采用 CIDR 技术，则在与该 ISP 的路由器交换路由信息的每一个路由器的转发表中，需要有 64 行。采用地址聚合后，转发表中只需要用 1 行
来指出到 206.0.64.0/18 地址块的下一跳。
在 ISP 内的路由器的转发表中，也仅需用 206.0.68.0/22 这 1 个项目，就能把外部发送到
这个大学各系的所有分组，都转发到大学的路由器。
IP 地址的特点
(1) 每个 IP 地址都由网络前缀和主机号两部分组成
(2) IP 地址是标志一台主机（或路由器）和一条链路的接口
(3) 转发器或交换机连接起来的若干个局域网仍为一个网络
(4) 在 IP 地址中，所有分配到网络前缀的网络都是平等的（同一个网络）
这张图很能促进理解。
同一网络里，主机或路由器的网络号都一样，主机号不一样。
LAN1想到LAN2必须经过路由器即R1
两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。
如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络” 。这种网络仅需两个 IP 地址，可以使用 /31 地址块。主机号可以是 0 或 1。
理解：
在同一个网络中，IP地址必须是唯一的，因此不能同时存在两个具有相同网络前缀和地址块的IP地址。例如，在 1.1.1.0/29 网络中，IP地址（主机地址）范围是从 1.1.1.1 到 1.1.1.6（其中1.1.1.0为网络地址，1.1.1.7为广播地址）。
在一个 /29 子网掩码中，每个子网有 8 个地址可用（其中一个用作网络地址，一个用作广播地址。同理在 1.1.1.8/29 网络中，IP地址范围是从 1.1.1.9 到 1.1.1.14（其中1.1.1.8为网络地址，1.1.1.15为广播地址）
【子网掩码29位，剩3位—>8个位置，以8个ip地址为一个子网。
再举例：那换成/24呢？那网络范围就是1.1.1.0~1.1.255】
IP 地址与 MAC 地址的区别
MAC地址（Media Access Control Address）是网卡（网络适配器）的硬件地址，用于识别网络设备的唯一标识符。它是一个48位（通常以十六进制表示）的地址，由设备的制造商分配，并在设备生产时固化在网络接口硬件中。MAC地址通常是全球唯一的，用于在局域网中唯一标识每个网络设备。
IP地址段，即一系列连续的IP地址。IP地址是用于在网络中唯一标识设备的地址，用于标识网络中的主机或路由器。IP地址段是指一组IP地址的范围，可以是一个连续的范围，也可以是不连续的多个范围。
简单来说，MAC地址标识网卡，在数据链路层（第二层）；
而IP地址用于标识主机或路由器，在网络层（第三层）。
注：IP数据报MTU=1500字节，超过就需要分片。
注意：数据报中 IP 地址是否有变化？
尽管互连在一起的网络的 MAC 地址体系各不相同，但 IP 层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节。只要我们在网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的 IP 地址研究主机和主机或路由器之间的通信。
（看不见MAC，只看IP）
地址解析协议 ARP
实现 IP 通信时使用了两个地址：
地址解析协议 ARP 的作用
问题：已经知道了一个机器（主机或路由器）的 IP 地址，如何找出其相应的 MAC 地址？
ARP 可以解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和 MAC 地址的映射问题
也就是说IP通过ARP协议得到MAC地址
要点：
①存放 IP 地址到 MAC 地址的映射表：< IP 地址；MAC 地址；生存时间 (Age)；类型等 >。
就是一张表，存放了目标主机的IP地址和MAC地址，类型分为动态和静态的（动态是广播后学习配置，静态是手动配置，静态更安全可防止ARP攻击）。当它要和其他设备通信，首先检查自己的ARP表，来找目标MAC地址，如果没有，就发送一个 ARP 请求广播（广撒网，对应的设备会回应），询问目标设备的 MAC 地址。目标设备收到该请求后，会通过 ARP 响应单播回复自己的 MAC 地址。发送请求的设备会收到响应后更新自己的 ARP 缓存，以包含新学习到的 MAC 地址。
②当主机 A 向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报：找到B的IP地址则取出其MAC地址并写入目的地址后发送，否则（没找到IP）自动运行ARP找出主机B的MAC地址并写入目的地址后发送。
（工作原理省流：我向你写信，你信名就是你的ip，家里地址就是MAC地址，如果我的小本本没有你的地址，我就打个电话问你地址，知道地址之后就可以发了，下次再发直接看小本本）
③ARP 查找 IP 地址对应的 MAC地址
↑ 请求广播里面，目标MAC是未知的，填0，当目标主机收到之后，会写入自己的MAC地址（把我家地址写在纸上塞进你的小本本）↓
上一点引申出多三种ARP协议的情况，共四种：
如果源主机和目的主机在一个网络中，这就很简单，源主机直接通过ARP协议寻找目的主机的物理地址。也就是
情况1：源主机直接通过ARP协议寻找同一个网络下目的主机的物理地址。
如果源主机和目的主机不在一个网络中，就必须通过路由器路由。通过查找路由表，将目的主机的IP地址转换为下一跳的IP地
址。再通过ARP协议，将下一跳的IP地址转换为对应的物理地址。
细分有3种情况：
情况2：源主机寻找下一跳路由器的物理地址。
情况3：路由器寻找在同一个网络中的目的主机的物理地址。
情况4：路由器和目的主机不在同一个网络中，路由器A寻找下一
条路由器B的物理地址。
主要概况就是：ARP协议的四种情况，同网主机直接找，异网路由间接找
IP数据报的格式
IP 数据报是互联网协议（IP）中的一个基本单位，用于在网络上进行数据通信。
它是在网络层（第三层）上使用的数据单元，用于将数据从一个网络节点传输到另一个网络节点。
首部是固定长度！共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。
依次看看要点：
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。
标志字段中间的一位是 DF (Don't Fragment) 。
只有当 DF=0 时才允许分片。 和总长度/MTU分片有什么关系？下面的看片偏移。
片偏移以 8 个字节为偏移单位！！！！
数据报长度超过MTU，则需要进行分片，片偏移就是还原原来为分片数据的关键。
偏移计算是一个考点。原则：
看例子（记住一片最多1500字节）：
↑都除以8就完事了（分片在原始数据报中的比特位置）
右侧例子分析：有效荷载就是数据部分，总共需要发2980字节，
但是在一个MTU里数据部分最多1480（因为20留给首部），
所以总数据部分2980要拆成1480+1480+1480
【2980=1480+1480+20】
（期末必考/研）计算机网络原理之【网络层】IP数据报分片-CSDN博客
例题:
通过工具发送一个总长度为3400字节的IP数据报，通过MTU=1500字节的链路转发。试求以下内容：
注：首部占20字节，即20B；在计算数据长度时需减去20B。MTU=1500B，则其中可以封装的数据长度为：1480B。数据报总长度=3400B，则数据长度为：3380B。
则分片数为：3380÷1480=2.28 （即：3片）
或者直接看我之前的思路，1480+1480+420，3片。
这个也很好算，按我自己的做法，在第一步已经求出 ，不解释了。
第一片、第二片后面都还有分片，则MF（more fragment）=1；
第三片后面没有分片了，则MF=0；
第一二三片都是分片得来的，肯定是允许分片的，
则DF（don't fragment）=0。
求片偏移：对于每片的字节在原来完整数据部分的开始位置，
都除以8就完事了（分片在原始数据报中的比特位置）。
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