网络层
网络层的基本功能：
1）三层的IP编址。
2）三层的路由功能，路由的最优选择。
3）逻辑编址，和线路选择。
第三层主要功能是数据的传递，数据的转发。
MAC地址是平面的编址方式。
平面的编制方式出现的问题有哪些：
1）所有的设备处于同一个广播域中
2）设备定位查找比较困难
3）难以对设备区分应用策略
针对上面三个问题，我们将网路细分：
就像将中国分为不同的省份，省份又分为不同的县市等。
将网络层次化，我们找其中一个联网的计算机很方便。
IP协议：internet protocal 互联网协议
三层所用来结构化，层次化的协议叫作IP协议。
我们首先主要讨论IPv4。
IPv4是一个三层的编址方案，独立于二层的。
是一个层次化，结构化的编址。就像给网络加入了一个家庭住址的方式，定位起来就比较方便。
IP协议是面向非连接的协议，尽力而为的传输，传输效率高，但是不保证对方能否接受到。
IP协议没有数据恢复机制。
比如：主机A发送数据给主机B，如果数据丢失损坏，那么IP协议不负责数据恢复。如果发送不成功，不会重发一次。
面向非连接协议：比如A主机发送消息给B主机，不管B主机开机没有，或者是允许别人给他发送消息不，A主机都会发送过去。，不需要保证一些条件。
TCP协议就是面向连接的协议，传输之前要进行协商，UDP是非连接协议。
面向连接的协议开销高，速度回慢点。
IP协议是将传输的数据划分为数据包（package）。
数据在第一层叫比特流，第二层叫帧，第三层叫作包，在第四层叫作段。
IP协议是一个结构化的编址。
MAC地址是48位长度，IP地址是32位长度。
IP（IPv4我们讨论的）地址分为：网络部分和主机部分。
（IPv6就是128位长度）
不同网络之间的通信必须通过路由器来完成。
如果两个主机要直接通信，必须在同一个网段下。如果不同网段要通信的话，那么就必须通过路由器（Router）来完成。
路由和路由器：
广播的隔离就是通过路由来实现的，路由器隔离广播域，路由器是永远不转发广播的。
路由器自身会通过不同方式维护一个路由表，路由器通过路由表的记录完成不同网段的数据转发（路由）功能。
注意：路由器一般拥有多个接口，每个接口连接到一个网段，并且拥有该网段的一个IP地址，这个IP地址就是这个网段的网关IP地址。
所以如果在一个网段中，要发送信息到另外的网段中，必须先发数据给网关地址（就是转发给路由器），再由路由器发送给另外的网段。
三层最主要的协议是IP协议。
IP协议的报头：
每一层每一个协议都会有自己的报头，传输数据之前都会去加一个报头的封装。
第一个部分: Byte1 是版本的部分。
第二个部分：Byte2 服务类型。主要用来做QoS。
在网络传输中，有的数据是需要优先传输的，比如视频的，语音的，交易信息的。
QoS：服务质量，数据处理的优先级。
第三部分： Byte3 和Byte4 （2个字节 2*8 = 16bit, 16位）。包的长度。
MTU：数据的最大传输单元，是物理限制。
TTL: time to live。 为了防止网络数据包在网络上面无限制传输的。
IP地址的格式：
点分十进制的表示。
ABCDE，5类地址。
ABC是正常使用的，D类是组播地址，E类是保留地址。
IP地址取址范围：
有效地址：2^n - 2 减去一个网络地址减去一个广播地址
主机部分全部为0的地址叫作网络地址。代表的是一个网络，并不代表这个网络中的任何一个设备。eg:192.168.1.0
主机部分全部为1的地址叫作广播地址。eg:192.168.1.255
IP私有地址：
避免IPv4地址不够用，将0.0.0.0 -> 255.255.255.255中的一些部分（每个网段）抽取出来做为私有地址去使用，私有IP地址不能出现在共有网络上面。
公有地址：
刨去私有地址。全球唯一的。
内网使用的全部都是私有地址，但是又不能出现在公网上。NAT转换可以做到公网访问内网。
DHCP协议：
在我们的网络里面必须有一个DHCP的服务器，动态主机配置协议。
DNS：
IP地址难以记忆，也可能随时会变化。域名与IP的映射。
ARP协议：
地址解析协议。
功能：IP地址到MAC地址的映射。
实现：ARP在LAN中发送广播（Boardcast）给每个主机，问谁是这个MAC地址，主机收到后，如果自己是，就返回一个ARP的回复。
arp -a
可以查看缓存信息。
三层除了IP协议，ARP协议还有一个ICMP协议。
ICMP：internet控制报文协议。
# ping
ping命令就是ICMP协议的功能。
