????????MAC地址本质上是某个设备接口的身份识别号，他表示的是“我是谁”，而不是“我在那里”。MAC地址本身并不带有任何位置信息。如果使用MAC地址首先全球通信，那么传递信息的网络设备就需要每时每刻知道所有在用的MAC地址以及它们的位置信息，这是不可能的。事实上，真正用来实现全球范围内通信的地址是“IP地址”。
? ? ? ? 和MAC地址一样，IP地址是网络设备的接口属性，而不是网络设备本身的属性。当我们说给某台设备分配一个IP地址时，实质上是指给这台设备的某个接口分配一个IP地址，设备有多个接口时，每个接口都需要一个IP地址。
? ? ? ? 需要使用IP地址的接口通常是路由器而计算机接口，交换机通常不需要IP地址的（这里的交换机指的是不具备三层转发功能的二层交换机）。
IP地址分类
? ? ? ? IP地址被划分为5类，A,B,C,D,E五类。
五类地址中，D类属于组播IP地址，E类属于特殊实验目的。A,B,C三类都是单播IP地址（除特殊地址）。IP地址中的网络号用于表示主机所在网络，主机号用于表示网络号所定义的网络范围内某个特定的主机接口。
三类地址的结构差异：
?每个网段与预留两个特殊地址：
（1）.主机号全为0，用于标识一个网络。
（2）.主机位全是1，用于给该网段中的所有主机发送数据的广播地址。
子网掩码
用于表示一个IP地址中的网络号和主机号，子网掩码中的1的个数就是这个IP地址的网络号位数，而0的个数就是主机号的位数。将子网掩码和IP地址进行与运算得到的就是该IP地址所在的网络地址。
?特殊IP地址
一，私网地址
私网地址就是不需要连接到Internet中无需使用公网IP，只要同一网络中的网络设备的IP地址不发生冲突即可，A，B，C三类地址中各自预留的一些私网地址。如下：
A类，10.0.0.0-10.255.255.255
B类，172.16.0.0-172.31.255.255
C类，192.168.0.0-192.168.255.255
这些IP只能用于私网地址，Internet上的网络设备不会接收，发送和转发源IP或目的IP为上述范围内的报文。
二，其他特殊IP
（1），255.255.255.255
? ? ? ? 有线广播地址，可以作为一个IP Packet的目的地址使用。路由器在收到目的IP地址为该地址的IP Packet后，会停止对该IP Packet的转发。
（2），0.0.0.0
如果把这个地址作为一个网络地址来对待，他的意思是“任何网络”的网络地址。如果把这个地址作为一个主机接口地址来对待，他的意思便是“这个网络上这个主机接口”的IP地址。例如，当一个主机接口在启动过程中尚未获得自己的IP地址时，就可以向网络发送目的IP为255.255.255.255，源IP为0.0.0.0的DHCP请求报文，希望DHCP服务器在收到自己的请求后，能够给自己分配一个可用IP地址。
（3）.127.0.0.0/8
环回地址，这个地址可以作为IP Packet的目的IP使用。环回地址可以用来测试设备自身的软件系统。
（4）.169.254.0.0/16
本地链路地址，如果一个设备获取IP地址的方式设置成自动获取的方式，但是该设备在网络上又没有可用的DHCP服务器，那么该设备会使用169.254.0.0/16中的某个地址进行临时通信。
IP转发原理
? ? ? ? 路由器的工作内容主要分为两个方面：一方面通过运行路由协议来建立并维护自己的路由表，另一方面根据自己的路由表对IP报文（IP Packet，IP包）进行转发。
? ? ? ? 路由器的接口有如下的行为特点：
（1）.当一个单播帧进入路由器的一个接口，这个接口会将帧的目的MAC地址和自己的MAC地址作比较。如果这两个地址不相同，接口会直接丢弃；如果相同，路由器会对帧的载荷数据做处理。
（2）.当一个广播帧进入路由器的一个接口以后，这个接口会直接对帧的载荷数据进行处理。
IP转发过程：
为方便描述，做如下假设：（1）.路由器的每个接口都是以太网接口。（2）.从线路上进入路由器的某个接口的帧是一个单播帧，该帧取名X。（3）.X帧的目的MAC地址与这个接口的MAC地址是相同的。（4）.X帧的类型字段为0X0800，也就是说X帧的载荷数据是一个IP包，该包取名P。（5）.P是一个单播帧，也就是说P的目的IP地址是一个单播帧。
（1）.X帧从线路上进入路由器的某个接口以后，由于X帧的目的MAC地址与这个接口的MAC地址相同，所以该接口会将X的载荷数据P提取出来。
（2）.由于X的类型字段是0X0800，所以P会被上送至IP模块进行转发。
（3）.IP转发模块收到P以后，会根据P的目的IP地址查询自己的路由表，查表后会有以下两种操作：一，P会被直接丢弃。二，确定P的出接口，以及P的下一跳IP地址。
（4）.IP模块确定P的出接口以及下一跳的IP地址。
（5）.出接口将P封装成一个单播帧，取名Y。Y的载荷数据还是P，类型字段还是0X0800，但是Y的源MAC地址是出接口的MAC地址，目的MAC地址是下一跳IP地址所对应的MAC地址。如果此时路由器能从ARP缓存表中查询到P的下一跳IP地址所对应的MAC地址，则直接将这个MAC地址作为Y的目的MAC地址，如果查询不到，则首先通过ARP请求。
（6）. 出接口将Y发送出去。
????????以上是IP转发的整体过程，第三步中可以看出路由器对帧进行了解封装和再封装，此时目的地址收到的帧已经不是源地址发出的帧，但是帧的数据载荷P没有改变，路由器既是不同二层网络的分界点，又是他们的结合点，即路由器阻断了二层（数据链路层）通信，实现了三层（网络层）通信。
IP报文格式
版本：
? ? ? ? 该字段长度为4bit，表示IP报文的版本信息。0x4表示是IPv4，0x6表示是IPv6
包头部长度
? ? ? ? 该字段长度为4bit，用来表示IP包的头部长度。“包头部长度字段”的值x4=包头部的字节数。
DS域
? ? ? ? 该字段长度为8bit，用来表示服务等级，区分报文转发优先级。
总长度
? ? ? ? 该字段长度为16bit，用来表示整个IP报文的长度。一个IP报文的最大长度是65536（2的16次方）个字节。IP包头部加上载荷数据等于总长度。
标识，标志，分段偏移
? ? ? ? 他们都用于IP报文的分片和重组，标识字段长度为16bit，标志字段长度为3bit，分段偏移字段为13bit。
存活时间
? ? ? ? 该字段8bit，也成为TTL，每当IP报文经过一台路由器，该字段的值就减一，减为0时报文会被丢弃。
协议
? ? ? ? 该字段8bit，用来表示载荷数据的类型，0x01表示ICMP；0x02表示IGMP；0x06表示TCP;0x11表示UDP报文；0x59表示OSPF报文。
头部检验和
? ? ? ? 该字段16bit，用来对IP头部进行差错校验。
源，目IP
? ? ? ? 这两个字段都是32bit，用来表示IP报文的发出设备接口地址和目的接口地址。
选项/长度填充
? ? ? ? 该字段长度可变，可以实现拓展功能。
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