最近學習了網路的原理，在此做乙個學習小結。
要知道為什麼會出現ip協議首先必須明白兩個概念：1，什麼是網路。2，什麼是網際網路。
什麼是網路？我的理解是，在網路中的主機做乙個幀的傳送，幀不通過路由**就能到達的主機的集合組成乙個網路。簡單點就是所有主機都是兩兩相連的。
什麼是網際網路？簡單一點說就是網路的互連。幾個網路聯起來，就是網際網路。
為了形象表示，用下圖來說明區別：
圖一表示網路，而圖二表示網路互連。他們的區別在哪呢？
圖一裡面的如果主機1發出幀，需要主機3做出響應，那麼2，3，4主機都會收到這個幀。這些主機收到幀後，把幀裡面的目標實體地址與本地的實體地址相比較，如果是就做出響應。不是就不做任何答覆。這樣就只有主機3做出響應。
在圖二裡面，就完全不一樣了。主機1要到達主機3，就不能傳送幀，而是要傳送ip資料報。因為只有主機2和路由器才收到主機1發的幀，但是路由器並不提供幀的**。所以路由器和主機2都丟掉了幀，這樣主機3就無法收到主機1的呼叫。那麼ip資料報怎麼就能達到呢？又要引入乙個概念，arp對映，其實就是ip位址和網絡卡實體地址的繫結。（這裡假設10.0代表網路1網路的號，10.1代表網路2的網路號）主機1發往主機3的步驟：（1）,判斷主機3是否在同一網路裡面。結果不在。（2），找到路由器的ip（一般路由器都設定成了閘道器）作出arp對映，就找到了路由器的實體地址。（3）把找到的路由器的實體地址填到幀的首部，把ip資料報放在幀的資料部分，而後發出。（4）路由器收到訊息並做出響應。（5）路由器提出ip資料報查詢目的ip位址。（6）路由器裡面有主機3的ip位址 ，所以能夠做出arp對映，找到主機3的實體地址,。(7)用主機3的實體地址填寫幀的首部，把收到ip包放入幀的資料部分。傳送幀。注意，這時主機1，2，3，4都能收到路由器傳送的幀，但只有主機3才做出響應。這樣主機1的訊息就能達到主機3了。是不是有點驚奇。我就是這麼覺得的。
現在再來看，幀是基於物理線路的，所以必須兩兩相連才能互發幀。那麼inter***為什麼不做成網路，而是以網際網路的形式出現呢？是不是因為世界上所有的計算機不可能兩兩相連，所以必須是網際網路呢？
答案其實並不是這樣！
這裡又要引出乙個概念：網路的型別。（注意是網路的型別，而不是網際網路的型別。網路和網路互聯是決然不同的。我原來出現的錯誤理解經常就是出現在這裡）網路可分為：乙太網，令牌網，等等（我只記得這兩個）。他們都是對幀的傳送時間做的規定。 乙太網中，主機檢測網路是否在閒置狀態，如果是就傳送幀，如果不是就等待一段時間再檢測。而令牌則是對令牌的傳遞，有令牌的才能傳送。這樣就避免了衝突。大家風水輪流轉，這是個平均主意。
現在再來回答剛才的問題，在inter***裡面有很多不同型別的網路，這些不同型別的網路決不可能在乙個網路裡面。還有另外乙個主要原因：如果inter***在乙個網路裡面，並且假設是乙太網。那麼inter***上的幾十億個主機都來搶這乙個匯流排。那麼，管他什麼10m光纖，就算是10mmm光纖都不頂用。這樣就出現了網路互連的概念。網路互聯，可以讓不同的網路自己傳遞自己的資訊。而不干擾其他的網路.。只有某個網路裡面的主機要訪問另乙個網路裡面的主機時，才需要跨越網路。
講完了網際網路的概念，就要開始講講ip協議了。幀是在網路裡面傳播的單位，而ip包則是在網際網路裡面傳播的單位。幀是用實體地址做為門牌號碼，而ip包則用ip位址作為門牌號碼。ip位址是用4個八位組（4個位元組）點分來表示，例：10.1.0.11。
那麼是不是每個主機的ip位址可以隨意設定呢？在網際網路裡面是不行的，這裡又兩個原因：乙個是二義性，另乙個是無法實現傳遞。當ip可以隨意設定的時候來看下面乙個圖：
主機1如果想要傳送資料報給主機3。那麼資料報就先傳送給路由器1，通過路由器1**給路由器2，路由器2再發給主機3。這是理想情況，但有個問題。就是路由器1怎麼知道把資料報是發給路由器2，而不發給路由器3呢？這裡有兩種辦法：
1． 主機1的ip資料報裡面包涵所有到達主機3所經過的路由器ip位址。
2． 路由器1的選路表中包涵要到達主機3所要投遞的路由器位址。
這兩種辦法在小型的區域網中，還是可行的。但是放在inter***中，那將代表inter***的末日到來了。
為了適應inter***的需要，ip位址有了新的解釋。ip位址可分為網路段和主機段。ip的網路可分為a,b,c三類。a類中ip的第乙個bit為0，用前8位表示網路號。b類中第乙個bit為1，第二個為0，用前16位表示網路號。c類中第乙個bit為1，第二個為1，用前24位表示網路號。這樣路由器在分析ip位址時就先提出前兩位bit，判斷出應該提出ip中的多少位來表示網路號，然後根據路由表中網路號對應的另乙個路由器的ip位址來傳送該資料報。再來看和上面類似的圖，不過這次的ip位址是按照網路段和主機段來劃分的。
現在如果主機1要傳送資料報給主機2。首先路由器2受到資料報，並分析目的ip位址2.0.0.2，2.0.0.2是個a類位址，第乙個點號前面的代表網路號，得到網路號為2。路由器1的路由表中包涵了網路號為2所要傳送的路由器2的ip位址。則路由器1把該資料報傳送給路由器2。路由器2收到ip資料報，查詢目的ip並分析ip的網路號，發現該網路號和自己的網路號相同，則再分析ip位址的全段。發現和主機2的ip位址一致，就把該資料報發給主機2。
這樣，乙個資料報的傳遞就成功了。一切是那麼自然。但隨著網路的增加（注意是網路的增加，不是主機的增加），又會出現問題。看下圖：
在這樣的網路中，再來看主機1傳送ip資料報給主機2的經過。前幾個步驟和上面是一樣的，但當資料報到達路由器2後就不同了。路由器2發現已經在本網了，但沒有乙個和它相連的主機ip號和目的號碼一樣。這樣它就不能再**了，資料報將被丟掉。那麼該怎麼辦呢？
一般的做法是把主機2和主機6組成的網路作為路由器2所在網路的乙個子網。為路由器4分配乙個網路號。但在inter***上ip位址中只有乙個網路號，並且這個網路號已經分配路由器2中，哪來另乙個網路號？這裡又出現了乙個新的概念，子網掩碼。子網掩碼和ip位址一樣，由32位組成，用點分發表示。在子網掩碼中為1的位表示網路號。在圖中，路由器2把子網掩碼設定為255.255.0.0。這樣，使得在路由器2的網路中，網路號又有了新的解釋，它是以第二個點號前面的兩個位元組表示網路號。那麼在路由器2就可以為路由器4分配乙個網路位址就是2.1。
在這裡先提個問題，路由器4的子網掩碼是不是也必須設定成255.255.0.0呢？這個問題的答案是否定的。看看資料傳遞的過程就知道了。當路由器2收到髮網本網的ip後，再用子網掩碼來找到網路號為2.1。然後在路由表中找到網路號2.1所對應的路由器4的ip位址。這樣就會把資料報發給路由器4。路由器4收到資料報後，就會遇到乙個問題，路由器4的本網位址是2，還是2.1？答案是2。每個路由器的本地**的設定都是按照ip位址中規定的網路段來設定的。所以當路由器4收到資料報後，首先按照ip位址的網路分類方法提出ip位址為2.1.0.2的網路號2，發現和本地的網路號相同，然後就提出ip位址的全段，在路由表中查到2.1.0.2位址所對應的主機2。這樣就把資料報發給了主機2。
從上個例子中可以得到乙個結論：子網掩碼並不能增加ip位址的數量，只能增加網路的數量。增加網路的數量優點是明顯的，它可以降低網路的負荷並且使得組網更加靈活。但它又有乙個很大的缺點：降低了ip位址的可移動性。網路越多，ip位址的可移動性就越差。你不可能把屬於乙個網路裡面的主機移動到另乙個網路裡面，並且不改變它的ip位址。如果這樣做了，那麼就永遠都接收不到要發給自己的資料報。
還有乙個只得一提的問題就是共享ip上網。在inter***中不僅僅只有ip的網路號可以代表乙個網路，乙個ip位址其實也可以代表乙個網路（只不過不是很合法）。在現實生活中，經常都遇到這樣的情況。乙個adsl,連上幾家使用者，共享上網。這裡面用到了乙個nat（網路位址轉換）技術。這個技術把資料的傳遞分為兩個部分，乙個是資料的向內傳，另乙個是資料的向外傳。
當主機1傳送乙個資料報給伺服器時，伺服器首先檢查目的ip網路段是不是內部網路。如果是就不向外部傳送，直接在內部網路查詢ip位址進行傳送。如果部是外部網路，就向電信傳送資料報，但這時要做2個操作：1，在nat轉換表中填入乙個記錄。nat轉換表中有兩列:一列是內inter***上的主機ip位址，另一列是內網的主機ip位址。把主機1的請求的ip填入前一列，把主機1的ip填入後一列。 2，改變ip資料報中源ip的位址，把外部ip位址（219.139.206.157）填入資料報中源ip位址部分。然後發出。
當資料外網的資料傳進來時，伺服器先檢查ip資料報是從**發進來的。然後對照nat轉換表找到網內目的ip的位址。再把目的ip的位址填入ip資料報中，發給目的主機。nat原理就是這樣。但其實現並不這麼簡單，包涵許多控制來維護網路的突發性意外。
這是我對ip協議的乙個小結，講的都是我原來比較困惑的地方。把它放到網路上，希望對一些朋友有點幫助。另外，如果其中有錯誤的地方，也可以提出來，大家共同進步。下次再寫第二篇，小結tcp協議和它對上層應用提供的服務。
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