TCP/IP网络层

网络层，简单的说就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。

网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。



路由选择

通信子网络源节点和目的节点提供了多条传输路径的可能性。网络节点在收到一个分组后，要确定向下一节点传送的路径，这就是路由选择。

确定路由选择的策略称路由算法。



网络层协议

TCP/IP网络层的核心是IP协议，它是TCP/IP协议族中最主要的协议之一。IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。

IP地址

TCP/IP网络使用32位长度的地址以标识一台计算机和同它相连的网络，它的格式为：IP地址=网络地址+主机地址。IP地址是通过它的格式分类的，它有四种格式：A类、B类、C类、D类。

A类0网络（7位）主机地址（24位）、

B类10网络（14位）主机地址（16位）、

C类110网络（21位）主机地址（8位）、

D类1110多路通信地址（28位）、

未来的格式11110将来使用
特殊格式的IP地址：

广播地址：当网络或主机标志符字段的每位均设置为1时，这个地址编码标识着该数据报是一个广播式的通信，该数据报可以被发送到网络中所有的子网和主机。

本网络地址：IP地址的主机标识符字段也可全部设置为0，表示该地址作为“本主机”地址。网络标识符字段也可全部设置为0，表示“本网络”。

ARP地址解析

ARP协议是“AddressResolutionProtocol”（地址解析协议）的缩写。在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。

所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

协议属于链路层的协议在以太网中的数据帧从一个主机到达网内的另一台主机是根据48位的以太网地址（硬件地址）来确定接口的，而不是根据32位的IP地址。内核（如驱动）必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。当然，点对点的连接是不需要ARP协议的。

ICMP

ICMP的作用：由于IP协议的两个缺陷：没有差错控制和查询机制，因此产生了ICMP。ICMP主要是为了提高IP数据报成功交付的机会，在IP数据报传输的过程中进行差错报告和查询，比如目的主机或网络不可到达，报文被丢弃，路由阻塞，查询目的网络是否可以到达等等。

ICMP有两种报文类型：差错报告报文和询问报文

PING

应用层的PING(PacketInterNetGroper)命令用来测试两个主机之间的连通性，PING使用了ICMP回送请求与回送回答报文，属于ICMP询问报文，它是应用层直接使用网络层ICMP的一个特例，它没有通过运输层的TCP或UDP。IP数据报首部的协议字段：IP报文首部的协议字段指出了此数据报是使用的何种协议，以便使目的主机的网络层能够知道如何管理协议。