网络层基础
网络层主要负责的是两个终点节点的通信，也叫作点对点通信。
网络层与数据链路层的关系
数据链路层主要负责连接同一种数据链路得两个节点进行传递，如果需要跨过多种数据链路，则需要网络层的帮助。
举个例子，在旅途当中需要乘坐火车、汽车和飞机，而乘坐这些交通工具的顺序得依照行程表。而乘坐火车或则飞机的票只能在特定的交通工具（区别）内使用，而这个交通工具就是现在所指得数据链路层，然后行程表就是网络层。
简单的说，数据链路提供的只是两个直连设备之间的通信，而网络层负责的是没有直连的两个网络之间的通信。
总结一下两个层之间功能的区别：
网络层：
- 异构网络互联（两个不直连的网络通信）
- 路由与转发（指路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去）
数据链路层：
- 链路连接的建立，拆除，分离
- 帧定界和帧同步
- 顺序控制，指对帧的收发顺序的控制
- 差错检测和恢复
IP地址
IP地址由32位正整数表示，在计算机中则以二进制的方式处理，但普遍以十进制进行展示，如图
IP地址主要被分配到每一个连接到互联网的网卡上，通常一个主机拥有一个网卡即一个IP地址，而路由器则拥有两个网卡即两个IP地址。
IP地址组成
IP地址中主要由网络标识和主机标识所组成。在同一个网段里面网络标识必须相同，而主机标识必须不同。同时在两个不同的网段，网络标识必须不同，这样就可以保证连接网络的设备IP地址的唯一性。
识别网络标识和主机标识的有两种方法，第一种是固定好分类，而第二种则是根据子网掩码的方式。
先说第一种方式：
- A类地址，前8位是网络标识，后24位是主机标识，即0.0.0.0 ~ 127.0.0.0是A的网络地址。
- B类地址，前两位为10的地址，从1到16位都是网络地址，而后16位是主机地址。即128.0.0.0 ～ 191.255.0.0 是B的网络地址。
- C类地址，前三位为110的地址，从1到24位都是网络地址，而后8位是主机地址。即192.168.0.0 ～ 239.255.255.0 是C的网络地址。
- D类地址，前四位为1110的地址，从1到32位都是网络地址，而后8位是主机地址。即224.0.0.0 ～ 239.255.255.255 是D的网络地址。常用于多播。
第二种方式：
一个IP地址的网络标识和主机表识不受类别所限制，而是一个子网掩码的识别码通过子网网络细分出粒度更小的网络。
子网掩码也是一个32位正整数，它对应的网络标识部分全部为1，而主机部分为0。
例子如下：
子网掩码也可用/区分，例如172.20.0.0/16则前16位为网络标识。
网络层传输
在进行通讯的时候对端必须拥有类似地址的识别码才能进行通讯，在数据链路层中拥有者MAC地址，而在网络层中有着IP地址。
多跳路由
IP地址的传输全靠路由的控制，而IP路由也叫多跳路由。所谓多跳路由是指每一次传输IP包的时候，并不会把最终地址的所有地址列出来，而是通过每一个区间在转发的时候才指定下一跳的动作，直到跳到最终地址。
兼容数据链路层
网络层传输的时候还必须兼容各种数据链路，举个例子，在FDDI中传输可传输4352个字节，而在MTU上只能传输1500个字节，而当两者同时传一个IP包的时候，IP包就会进行一个分片处理。把大的IP包分成几个小的IP包，到了对端再把他们合成送到上一层处理。
面向无连接
IP是面向无连接的。在传输的时候并不需要与对端建立连接，无论对端是否存在，数据包还是会发送出去。
IP采用面向无连接主要是因为简化连接和提速，面向有链接的每一个连接都是相当负责的，如果每一次通讯都要建立起连接就会降低处理速度。
面向有连接
面向连接的服务（connection-oriented service）就是通信双方在通信时,要事先建立一条通信线路,其过程有建立连接、使用连接和释放连接三个过程，后面讲到的TCP就是一种这样的协议。
广播
广播是同一个数据链路里面互相发送数据包，而广播的地址就是把主机地址全部改为1后的地址。而广播分为直接广播和本地广播。
本地广播：
在网络地址是192.168.0.0/24的情况下，广播地址就是192.168.0.255/24，而这个地址的IP包会被路由器所拦截，所以不会传播出去。
直接广播：
直接广播就是192.168.0.1/24 的地址发送一个包给192.168.1.255/24。当路由器接收到这个包的时候会把包分别派到192.168.1.0/24 ～ 192.168.1.254/24上。
多播
由于广播会给一个不需要接收信息的终端带来影响，所以出现了一个多播的方式。对于多播，所有的主机都必须遵从多播地址，由路由器去复制多播的包派发。
全局地址和私有地址
随着网络发展，IP地址日渐不足，而解决这个问题有着两个解决办法，IPv6和IPv4配合NAT技术（私有地址）。
全局地址
简单来说就是除了私有地址外都是全局地址。
私有地址
私有地址并不是固定的，而是再接入互联网的时候才分配，所以私有地址可以在不同的网段内相同，但在同一网段内的网络标识是有所限制的。私有地址范围如下：
- 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255（10/8）
- 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255（172.16/12）
- 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255（192.168/16）
如果这些私有地址需要接入互联网，必须使用NAT技术。
写在最后
开始新的网络层咯！！！
图解TCP/IP
这会作为最近的一个长期目标不定期更新。
