javaEE 初阶 — 网络层 IP 协议的功能 — 路由选择与地址管理

秒速五厘米 2023-10-04 21:31 17阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  IP 协议的功能
 *   *  1.IP 协议的路由选择
     *  2.IP 协议的地址管理
     *   *  2.1 网络号与主机号的分界
         *  2.2 特殊 IP

## 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。  
  
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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。  
  
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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。

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