IP 协议的功能

网络层主要做两件事：

1. 地址管理

2. 路由选择

网络层的代表就是 IP 协议

网络层主要是负责管理路由设备，要从两个结点之间找到一条具体的路径，要明确两个结点的地址才可以进行管理。

就好比快递系统想要建立起来，就需要先把世界上的地址能够以一定的规范定义出来。

路由选择其实也就是路径的规划。

1.IP 协议的路由选择

路由选择这个功能这里只是简单的介绍一下。

路由选择就是规划路径，相当于是使用的地图导航一下。

由于网络环境是非常复杂的，任何一个结点（路由器）都是无法感知到网络环境的全貌的。
因为一个路由器只认识它的一些邻居，或者是邻居的邻居。
如果是进行一个比较长的路径转发的时候，就比较麻烦，需要一边走，一边问。

路由选择的核心思路就是 问路，每个路由器都会保存一定的周围设备的信息。（路由表）
每次有一个 IP 数据报经过路由器，就需要匹配路由表，看看接下来怎么走。

如果路由表上有匹配的项（该路由器认识路），就直接按照要求走就可以了。
如果没有匹配的项，（路由器不认识路）会提供一个默认路径，大体方向是不会错的，会沿着这个方向继续走，继续问。

每经过一个路由器问一次，TTL 就会减少一次。如果减少到了 0 了，还没到，就说明这个包永远也到不了了。
这个地址就会没人知道，就会被丢弃了。


就比如说，我要到哪里去，但是不知道路怎么走，于是就回去问路。
当我问路的时候，就会有人告诉我具体怎么走，但是也会有人不认识路，我一边走，一边问，每一次都会更加接近目的地。

2.IP 协议的地址管理

一个 IP 地址被分成了两个部分，一个叫做 网络号，一个叫做 主机号。

• 网络号：标识网段，以保证相互连接的两个网段具有不同的标识，局域网
• 主机号：标识主机，同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号。

例如，在一个 192.168.0.10 这样的 IP 地址中，
网络号是192.168.0 部分，主机号是10 部分。

下面举一个典型的局域网环境案例。



主机123 和 路由器都是在一个局域网里，这些局域网里的设备网络号都是 192.168.0，而主机号是不同的，
如果局域网里的主机号相同，就没法上网了。

路由器都是有两个 IP 分别属于不同的网段，换个说法也就是，路由器的功能就是把两个局域网连接到一起。

这两个相邻的局域网，网络号是不能相同的。

手机、主机4 和 光猫是处于同一个局域网里的，网络号是 192.168.1。

2.1 网络号与主机号的分界

一个 IP 地址 前面从哪到哪是网络号，后面从哪到哪是主机号，具体是怎么分界的？

这里其实涉及到了一个单独的概念，也就是 子网掩码。

打开 cmd 键入 ipconfig 查看 子网掩码。



上面得 255.255.255.0 就是我电脑的子网掩码。

网络号不一定就是 255.255.255，这是可以调整变化的。

将它变为二进制就是：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 ，左边的都是 1 ，右边的都是 0 。
1 的部分就描述了 IP 有多少位是网络号。

2.2 特殊 IP

• 将IP地址中的主机地址全部设为0，就成为了网络号，代表这个局域网；
• 将IP地址中的主机地址全部设为1，就成为了广播地址，用于给同一个链路中相互连接的所有
  主机发送数据包。
• 127.*的IP地址用于本机环回（loop back）测试，通常是127.0.0.1。
• 本机环回主要用于本机到本机的网络通信（系统内部为了性能，不会走网络的方式传输），
  对于开发网络通信的程序（即网络编程）而言，常见的开发方式都是本机到本机的网络通
  信。

比如说 192.168.0.255 就是一个广播地址，
使用 UDP 往这个地址上发数据报，整个局域网所有设备都能收到。

本机环回测试主要是用来测试程序是否能正常工作。

如果主机号是 1 ，比如：192.168.0.1，通常是网关 IP，但不是绝对的。