lesson30-32计算机网络第四章：网络层核心三课（作用、IP协议、IPv4地址）

Lesson 30 网络层的作用（★★★★★）

考试重要程度：

⭐⭐⭐⭐⭐

这是第四章的第一课，也是后面所有知识的基础。

第一部分：为什么需要网络层？

先看一个例子。

假设：

你在宿舍。

电脑A：

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宿舍电脑

想访问：

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www.baidu.com

但是：

百度服务器：

在北京。

你的电脑：

在学校。

它们：

根本：

不在一个局域网。

例如：

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学校网络

↓

校园路由器

↓

运营商网络

↓

互联网

↓

百度服务器

问题来了。

第三章学的数据链路层：

还能解决吗？

不能。

为什么？

因为：

数据链路层：

只能解决：

同一个局域网通信。

如果：

跨网络。

必须：

网络层。

第二部分：网络层到底干什么？

一句话：

负责把数据从源网络送到目标网络。

★★★★★

教材定义：

网络层负责实现不同网络之间的数据传输。

记住：

第三章：

局域网。

第四章：

互联网。

第三部分：生活中的例子

我们来举一个快递的例子。

假设：

你要寄快递。

从：

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上海

寄到：

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北京

快递：

是不是：

不会：

一步到北京？

而是：

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上海

↓

南京

↓

济南

↓

北京

每到一个城市。

都会：

重新决定：

下一站。

网络：

也是这样。

数据：

不会：

一次：

直接到目标。

而是：

经过：

很多：

路由器。

例如：

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电脑

↓

路由器A

↓

路由器B

↓

路由器C

↓

服务器

每一个路由器：

都会：

决定：

下一跳。

这就是：

网络层。

第四部分：网络层的核心任务（★★★★★）

教材总结四个。

我们逐个理解。

① IP 编址（★★★★★）

什么意思？

就是：

给每一台主机：

分配：

IP 地址。

例如：

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192.168.1.100

以后：

别人：

才能：

找到你。

是不是：

像家庭住址？

② 路由选择（★★★★★）

假设：

北京：

有两条路。

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路线1

↓

高速

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路线2

↓

国道

到底：

走哪条？

由：

路由器：

决定。

所以：

网络层：

负责：

寻找：

最佳路径。

③ 转发数据

路由器：

收到：

IP 数据包。

查：

路由表。

继续：

发送。

一直：

直到：

目标。

④ 拥塞控制（了解）

如果：

网络：

特别堵。

例如：

高速公路：

堵车。

怎么办？

控制：

发送速度。

这一部分：

教材一般了解即可。

第五部分：网络层的数据单位

记得吗？

物理层：

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Bit

数据链路层：

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Frame（帧）

现在：

网络层：

叫：

Packet（数据包）

或者：

IP 数据报（Datagram）

★★★★★

考试：

喜欢问。

第六部分：网络层使用什么协议？

最重要：

只有一个。

IP 协议。

★★★★★

以后：

第四章：

几乎：

全部：

围绕：

IP。

包括：

IPv4
IPv6
ARP
ICMP

都是：

围绕：

IP。

第七部分：网络层设备（★★★★★）

交换机。

工作：

数据链路层。

今天：

出现：

新设备。

叫：

路由器（Router）

★★★★★

作用：

连接不同网络。

例如：

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学校网络

↓

路由器

↓

互联网

是不是：

终于：

连接起来了？

第八部分：交换机 VS 路由器（★★★★★）

这是第四章第一道比较题。

交换机	路由器
数据链路层	网络层
看 MAC 地址	看 IP 地址
同一局域网	不同网络
转发帧	转发 IP 数据包

★★★★★

口诀：

交换机认 MAC，路由器认 IP。

一定要记住。

第九部分：网络层工作流程

假设：

你的电脑：

访问百度。

整个过程：

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应用层

↓

HTTP

↓

传输层

↓

TCP

↓

网络层

↓

加入IP地址

↓

数据链路层

↓

加入MAC地址

↓

物理层

↓

路由器：

收到以后。

只看：

什么？

答案：

IP 地址。

★★★★★

不是：

MAC。

这一点：

考试：

很喜欢。

第十部分：为什么还需要 IP 地址？

很多同学：

这里：

都会问。

我们已经有：

MAC 地址。

为什么：

还需要：

IP？

来看一个例子。

你在：

北京。

知道：

一个人的：

身份证号。

能不能：

知道：

他住哪？

不能。

身份证：

表示：

是谁。

住址：

表示：

在哪里。

网络：

也是一样。

MAC：

表示：

是谁。

IP：

表示：

在哪里。

★★★★★

这是理解 ARP 和路由的关键。

第十一部分：本课总结（★★★★★）

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网络层
│
├── 不同网络之间通信
├── IP 编址
├── 路由选择
├── 转发数据
├── 数据单位：IP 数据报
└── 设备：路由器

第四章 Lesson 31 IP协议（★★★★★）

考试重要程度：

⭐⭐⭐⭐⭐

第一部分：什么是 IP 协议？

先不要背定义。

先来看一个快递。

假设：

你要寄快递。

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上海

↓

北京

快递公司：

需要知道：

然后：

不断经过：

很多中转站。

最终：

送到北京。

互联网：

也是一样。

你的电脑：

发送数据。

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电脑A

↓

路由器1

↓

路由器2

↓

路由器3

↓

服务器

每一个路由器：

都根据：

IP 地址

决定：

下一步：

往哪里走。

所以：

IP 协议：

就是互联网的"送货规则"。

第二部分：教材定义（★★★★★）

教材：

一句话。

IP（Internet Protocol）是网络层最重要的协议，负责把数据报从源主机发送到目的主机。

关键词：

★★★★★

网络层
IP 数据报
源主机
目的主机

第三部分：IP 的两大功能（★★★★★）

考试：

经常问。

IP：

最重要：

两个功能。

① IP 编址（Addressing）

什么意思？

就是：

给每一台设备：

一个：

IP 地址。

例如：

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192.168.1.10

没有地址。

别人：

找不到你。

是不是：

像家庭住址？

② 路由（Routing）

有了地址。

下一步：

就是：

怎么过去？

例如：

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上海

↓

南京

↓

济南

↓

北京

每到一个城市。

重新：

选择：

下一站。

互联网：

也是这样。

每经过：

一个路由器。

都会：

重新：

查路由表。

决定：

下一跳。

★★★★★

第四部分：IP 数据报（★★★★★）

数据链路层：

数据单位：

叫：

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Frame（帧）

今天：

网络层：

叫：

IP 数据报（Datagram）

★★★★★

例如：

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┌────────────┐
│ IP首部     │
├────────────┤
│ 数据(Data) │
└────────────┘

IP：

会：

在数据前面：

加入：

IP 首部。

形成：

IP 数据报。

第五部分：IP 是无连接协议（★★★★★）

这是：

考试：

最喜欢考。

什么叫：

无连接？

举个电话。

电话：

需要：

先拨号。

建立连接。

然后：

聊天。

最后：

挂电话。

这叫：

有连接。

而寄快递：

需要：

提前：

建立连接吗？

不用。

直接：

寄。

互联网：

IP：

也是。

发送之前，不需要先建立连接。

★★★★★

所以：

IP：

叫：

无连接协议。

第六部分：IP 是尽最大努力交付（★★★★★）

这是：

第四章：

最重要：

一句话。

一定背。

教材：

原话：

IP 提供尽最大努力交付（Best Effort）服务。

★★★★★

什么意思？

举个快递。

普通快递：

告诉你：

我尽量送。

但是：

不保证：

一定：

今天到。

也不保证：

百分之百：

不丢。

IP：

也是。

它：

只负责：

努力送。

不保证：

一定：

送到。

不保证：

一定：

按顺序。

不保证：

一定：

不重复。

★★★★★

所以：

考试：

喜欢问。

IP：

是否：

可靠？

答案：

不可靠。

注意。

这里：

很多学生：

会错。

第七部分：那谁保证可靠？

答案：

以后：

第四章后面：

TCP。

例如：

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IP

↓

负责送

TCP：

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负责：

检查。

重发。

排序。

确认。

所以：

一句口诀：

IP负责送，TCP负责可靠。

★★★★★

第八部分：IP 数据传输过程

来看：

完整流程。

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应用层数据

↓

TCP

↓

IP

↓

形成IP数据报

↓

数据链路层

↓

形成帧

↓

发送

路由器：

收到。

第一件事：

看：

什么？

答案：

目的 IP 地址。

不是：

MAC。

第九部分：IP 为什么需要 MAC？

这是：

第四章：

经典问题。

是不是：

已经有：

IP？

为什么：

还要：

MAC？

来看。

例如：

你：

去北京。

知道：

北京：

地址。

但是：

最后：

快递：

送到：

小区门口。

还需要：

门牌号。

IP：

负责：

找到：

目标网络。

MAC：

负责：

找到：

具体设备。

★★★★★

一句口诀：

IP 找网络，MAC 找主机。

第十部分：IP 协议特点（★★★★★）

考试：

喜欢总结。

① 无连接。

② 尽最大努力交付。

③ 不保证可靠。

④ 数据报方式。

★★★★★

全部：

考试：

高频。

第十一部分：本课总结（★★★★★）

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IP协议
│
├── 网络层协议
├── IP编址
├── 路由选择
├── IP数据报
├── 无连接
├── 尽最大努力交付
└── 不保证可靠

第十二部分：和第三章联系起来（★★★★★）

现在：

整个网络：

已经可以串起来了。

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应用层

↓

TCP（以后学）

↓

IP（网络层）

↓

IP数据报

↓

数据链路层

↓

MAC地址

↓

形成帧

↓

交换机

↓

路由器

↓

是不是：

越来越完整了？

Lesson 32 IPv4 地址（★★★★★）

考试重要程度：

⭐⭐⭐⭐⭐

第一部分：为什么需要 IP 地址？

先回忆一下上一课。

我们学了：

MAC 地址 = 网卡身份证

那为什么还需要 IP？

举一个生活中的例子。

假设：

学校里有两个叫：

张三

怎么办？

只知道名字。

找不到人。

于是：

需要：

宿舍地址。

例如：

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张三

宿舍：

5栋302

是不是：

立刻：

知道：

在哪里？

网络：

也是一样。

MAC：

是谁。

IP：

在哪里。

⭐⭐⭐⭐⭐

一句口诀：

MAC 找设备，IP 找位置。

第二部分：什么是 IPv4？

教材定义：

IPv4 是互联网中广泛使用的 IP 地址格式。

它规定：

每一个设备：

都有一个：

唯一的 IP 地址。

例如：

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192.168.1.100

是不是：

平时：

经常见？

第三部分：IPv4 为什么是 32 位？（★★★★★）

这是考试必考。

IPv4：

长度：

固定：

32 位（bit）

★★★★★

例如：

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一共：

4 组。

每组：

8 位。

所以：

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8 + 8 + 8 + 8 = 32 bit

★★★★★

考试：

喜欢问：

IPv4 地址长度是多少？

答案：

32 位。

第四部分：为什么写成 192.168.1.1？

很多同学：

第一次：

都会问。

为什么：

不是：

写：

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1100000010101000......

因为：

太长。

所以：

把：

每 8 位：

转换成：

十进制。

例如：

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于是：

变成：

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192.168.1.1

这种写法：

叫：

点分十进制表示法。

★★★★★

考试：

很喜欢考。

第五部分：IPv4 地址结构（★★★★★）

IPv4：

不是：

随便写。

而是：

分成：

两部分。

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网络号

+

主机号

★★★★★

例如：

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192.168.1.25

假设：

网络号：

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192.168.1

主机号：

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什么意思？

网络号：

表示：

住在哪个小区。

主机号：

表示：

哪一户。

是不是：

很好理解？

第六部分：为什么要分网络号和主机号？

举例。

假设：

一个城市。

markdown 复制代码

和平小区

↓

1号楼

↓

302

是不是：

先找到：

小区。

再找到：

楼。

最后：

房间。

互联网：

也是一样。

先找到：

网络。

再找到：

主机。

★★★★★

一句口诀：

先找网络，再找主机。

第七部分：IP 地址分类（★★★★★）

这是考试超级重点。

教材采用：

经典分类法。

共有：

五类。

但考试：

主要考：

前三类。

A 类地址

范围：

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1.0.0.0

~

126.255.255.255

特点：

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网络号：

1 字节

主机号：

3 字节。

适合：

超大型网络。

B 类地址

范围：

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128.0.0.0

~

191.255.255.255

网络号：

2 字节。

主机号：

2 字节。

C 类地址（★★★★★）

范围：

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192.0.0.0

~

223.255.255.255

网络号：

3 字节。

主机号：

1 字节。

这是：

最常见。

例如：

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192.168.1.100

就是：

C 类。

★★★★★

第八部分：怎么判断 A、B、C？

其实：

不用背范围。

只要：

看：

第一段。

第一段	类别
1～126	A
128～191	B
192～223	C

★★★★★

例如：

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10.1.1.1

第一段：

10。

属于：

A。

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172.16.1.1

第一段：

172。

属于：

B。

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192.168.1.1

第一段：

192。

属于：

C。

是不是：

特别简单？

第九部分：私有 IP 地址（★★★★★）

很多人：

家里的电脑：

都是：

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192.168.1.xxx

为什么？

因为：

这是：

私有地址。

不能：

直接：

上互联网。

考试必须记住三段。

私有地址	范围
10.0.0.0/8	10.x.x.x
172.16.0.0/12	172.16～172.31
192.168.0.0/16	192.168.x.x

★★★★★

口诀：

10、172、192。

第十部分：公有 IP

除了：

私有地址。

其他：

一般：

都是：

公网地址。

例如：

网站服务器。

运营商分配的地址。

它们：

可以：

直接：

在互联网通信。

第十一部分：本课总结（★★★★★）

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IPv4 地址
│
├── 长度：32 位
├── 点分十进制表示
├── 网络号 + 主机号
├── A 类：1~126
├── B 类：128~191
├── C 类：192~223
├── 私有 IP：10、172.16~31、192.168
└── 公有 IP：互联网可访问