不论是考研还是找工作，计算机网络都是必须学的一部分。本文是根据【湖南科技大学—计算机网络】课程，整理所得。大家可以将本笔记作为课程的补充，如果你没有看过该课程，也推荐你继续往下看。⭐码字不易，求个关注⭐

网络层

网络层提供的服务

网络层的主要任务是实现网络互联，进而实现数据包在各网络之间的传输。
要想实现网络层任务，主要需要解决以下主要问题：

• 网络层向运输层提供怎样的服务(可靠传输/不可靠传输)
• 网络层寻址问题
• 路由选择问题

解决第一个问题：
网络层提供两种服务：面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务（可靠通信由用户主机来保证，网络本身不提供端到端的可靠传输服务）。

由于TCP/IP体系结构的因特网的网际层提供的是简单灵活、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务，因此本章主要围绕网际层如何传送IP数据报这个主题进行讨论。

IPv4地址

IPv4地址就是给因特网上的每一台主机(或路由器)的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32比特的标识符。
由于32比特的IPv4地址不方便阅读，因此IPv4地址采用点分十进制表示方法以方便用户使用。其中每8位为一组，转换为十进制。

IPv4地址由网络号+主机号构成。编址方法经历了如下三个历史阶段：
分类编址->划分子网->无分类编址。

分类编址的IPv4地址

要求：弄清每个地址的最小网络号、最大网络号、可指派的网络数量、每个网络可分配的IP地址数量。

A类地址：

B类地址：

C类地址：

几种特殊的IPv4地址：

【练习】

划分子网的IPv4地址

32位的子网掩码可以表明分类IP地址的主机号部分被借用了几个比特作为子网号。
其使用连续的比特1对应网络号和子网号；使用连续的比特0来对应主机号。

示例1： 已知某个网络的地址为218.75.230.0，使用子网掩码255.255.255.128对其进行子网划分，请给出划分细节。
划分出了两个子网：

示例2： 已知某个网络的地址为218.75.230.0，使用子网掩码255.255.255.192对其进行子网划分，请给出划分细节。

默认的子网掩码是指在未划分子网的情况下使用的子网掩码：

无分类编址的IPv4地址

划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难，但是数量巨大的C类网因为其地址空间太小并没有得到充分使用。
因此，因特网工程任务组IETF又提出了采用无分类编址的方法来解决IP地址紧张的问题。
CIDR（无分类域间路由选择） 消除了传统的A类、B类和C类地址，以及划分子网的概念。

CIDR使用“斜线记法”，或称CIDR记法。即在IPv4地址后面加上斜线，在斜线后面写上网络前缀所占的比特数量。

CIDR实际上是将网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块“。

示例1：

• 路由聚合（构造超网）
  就是寻找共同前缀，网络前缀越长，地址块越小，路由越具体。
  若路由器查表转发分组时发现有多条路由可选，则选择网络前缀最长的那条，这称为最长前缀匹配，因为这样路由更具体。
  路由聚合如图所示：
  

IP地址的应用规划

• 定长的子网掩码FLSM：容易造成IP地址浪费，划分的子网个数始终都是2^n个并且定长，其中n是表示子网的比特数量。
  举例：

• 变长的子网掩码VLSM：每一个网络分别计算主机位数和网络前缀所占位数，进而采用不同的子网掩码。
  举例：