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下一节:你手机的IPv4地址跟地理位置绑定在一起吗？

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Video课程教案、知识点、字幕

你好

网络层的主要功能是

将数据分组或数据报

从源机一路送到目的机

源和目的机之间可能相隔很近

也可能隔着千山万水

覆盖着一个大网络

分组如何穿越这个

大而复杂的网络呢

使用IP寻址

IP寻址就是

根据目的IP地址

找到目的网络的过程

比如这个图上我们看到有三个网络

一二和三

目的机1.3挂接在一网络上面

现在有一个分组

它的目的IP地址写着1.3

那么这个分组在穿越大网络的时候

中间的这些路由器

就会一路把它推进一这个网络

最终就会来到一这个网络

在这个推进的过程里面

实际上有点类似于我们的邮件投递

比如说有一封邮件

它要从北京来到我们的图书馆

那么它首先要来到广东邮政局

然后再来到广州邮政局

再来到华工的邮政局

最后才能送到这个图书馆

那么这个邮件的投递过程

实际上就是把邮件

逐渐地从大的邮政局

到中邮政局

再到小邮政局

最后再到收件人所在的

那个邮政局的这样一个过程

那么我们的IP分组投递

正是跟邮件的投递是一样的

首先来到一个大的网络

再来到中的网络

再推到小的网络

最后再来到目的机所在的那个网络

执行IP寻址的主要设备

就是路由器

源和目的机之间

可能穿过很多个路由器

一个路由器被称作一跳

叫Hop

当数据到达最后一跳

就是最后一个路由器的时候

这个路由器像其他的路由器一样

把这个分组解开

看它要去哪里

最后会把它发到目的机

所在的那个目的网络

在最后这一个阶段

在最后一个网络上面

MAC寻址就开始起作用了

什么是MAC寻址呢

就是根据目的MAC地址

找到目的机的过程

执行MAC寻址的主要设备是交换机

那么IP寻址和MAC寻址

我们把它比较一下

它有很多的不同

比如说它适用的网络范围不同

MAC寻址只适合用于小型的网络

在局域网里面定位目的机

而IP寻址它是在整个互联网上

在一个大的网络范围内

逐跳逐跳地推进到目的机

所在的那个目的网络

另外有一个不同呢

就是所依赖的地址结构不同

MAC地址是平面地址

它在全球是唯一的

而IP地址它是一个结构化的地址

在这个结构化的地址里边

它蕴含了这个地址所在的网络信息

它本身携带了位置信息

第三个不同呢

就是所处的OSI

参考模型的层数不同

MAC寻址

是位于第二层数据链路层

而IP寻址位于第三层网络层

第四个不同

就是地址数目有没有限制

MAC寻址呢

它依据的是MAC地址

MAC地址用48位表示的

总数大概有7万亿个

到目前为止还没有用尽的这种可能

而IP地址是用32位表示的

它的总地址池已经枯竭了

最后一个不同呢

就是两种地址它的格式完全不一样

IP地址是用点分十进制表示的

而MAC地址呢

是用十六进制来表示出来的

尽管IP寻址和MAC寻址有很多不同

但两者不是对立的

它们共同作用

才让一个数据分组

从源一跳一跳地找到目的网络

进而找到目的机的

在IP寻址的过程中

起关键作用的是路由器

路由器在收到一个分组之后

它具体是怎么处理的呢

实际上有三个步骤

或者三个动作

第一步打开分组

打开分组的目的

就是要提取出它的目的IP地址

所以事实上这个打开

这个解分组

它只打开到第三层

也就是网络层

提取出它的目的IP地址

第二步

通过这个目的IP地址

和子网掩码进行按位“与”的操作

得到目的网络

为什么要得到目的网络呢

因为我们需要查找路由表

而路由表的查找入口

正是目的网络

所以第二步

得到目的网络之后

我们查找路由表

第三步已经拆的乱七八糟的

这个分组

再重新转发出去之前

它要进行重新封装

再转给路由表里面指示的下一跳

Next hop

让我们用一个比较完整的例子

来看一下数据如何从源

穿过多个路由器

最终到达目的机的吧

在这个图上

源机是X

目的机是右边这台Y

首先就是原机X完成它的封装

从第七层应用层的信息开始

逐层地下移

到了物理层的时候

就变成了能够传递的比特流了

比特流从X的网卡流出

首先到达了路由器A

路由器A所做的动作

就是刚才我们讲到的三步

首先就是拆装到三层

提取出目的IP

从A传出去的比特流

到达了它的下一跳B

B所做的动作跟A做的动作一模一样

就是那三个动作

最后呢

这个分组会来到整个路径上的

最后一跳

就是C

C路由器做的动作

也和其他的路由器一样

唯一不一样的

就是它在重新封装的时候

它已经知道了它的目的机Y

就在它的直连子网上

所以呢

当从C流出的比特流

进入到了Y所在的那个子网的时候

就用到了MAC寻址

所有的在这个子网上的机器

都会收到这个比特流

但是只有Y会接收

并且对它进行解封装的动作

也就是说从物理层的比特流

逐渐恢复出

帧分组数据段数据流

最后到应用层的信息的全部的过程

在上面的例子里边

A为什么不把分组

转给别的路由器

而是传给B呢

B路由器为什么不把分组

转给别的路由器

而只传给C呢

是因为在我们的路由器里边

有一张表

这张表叫路由表

它记录着到达目的网络的

最优路径信息

查表我们就知道

经过这个最优路径

它的下一跳

就是下一个路由器是谁

所以我们的A会经过查表之后

把分组转给它的下一跳转给B

B转给它的下一跳C

就是这样一跳一跳的接力

让数据从路由器A经过B 经过C

最终会到达目的机

那么路由表是从哪里来的呢

我们后续的课程

将陆续讲解这个问题

小结一下今天的内容

IP寻址就是通过

IP地址找到目的机

所在目的网络的过程

MAC寻址是通过MAC地址

定位到目的机的过程

通常要定位到目的机

是要先通过IP寻址找到目的网络

再通过MAC寻址定位到目的机

这两个是共同作用

来完成这样的功能的

路由器收到分组的处理过程

有三个

首先解封装到第三层

提取出目的IP

确定目的网络

查找路由表

最后重新封装转发

路由器决策的依据

是路由表

路由表的获取

我们将在后面讲解

计算机网络课程列表：

第零章

-本课程简介

--课程简介和学习目标

--第44次中国互联网络发展状况统计报告201909

第一章概述

-1.1 为什么要学习计算机网络？

--为什么要学习计算机网络？

--为什么要学习计算机网络？

-1.2 互联网络发展史

--互联网络发展史

-1.3 常用的基本概念

--常用的基本概念

-1.4 参考模型（重点）

-1.5 参考模型相关的概念

--数据如何传输

-1.6 本课程的组织

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-附录3：伦敦奥运会开幕式之Tim Berners Lee

--伦敦奥运会开幕式之Tim Berners Lee

-第一章概述--章节测试

-附录4：本章的无背景乐的视频

--1-2互联网网络发展史

--1-3 常用的基本概念

--1-4参考模型

--1-5参考模型相关的概念

--关于附录4的说明

第二章物理层

-2.1 数据通信的理论基础

--数据通信的理论基础

-2.2 有导向的传输介质

--有导向的传输介质

-2.3复用技术

-2.4调制技术

-2.5公共交换电话网络

--公共交换电话网络

-2.6物理层设备

--物理层设备

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-附录3：光纤熔接

-附录4：海底光缆

--ABB投资建造世界领先的海底电缆敷设船

--动画演示海底光缆铺设

-第二章物理层--章节测试

-附录5：本章的无背景乐的视频

--2-1物理层概述及信号分析

--2-2引导性传输介质

--2-3复用技术

--2-4调制技术

--2-5公共交换电话网络

--关于附录5的说明

第三章：数据链路层

-3.1 数据链路层概述

--数据链路层概述

-3.2 差错处理概述

--差错处理概述

-3.3 纠1位错的海明码

--纠1位错的海明码

-3.4 检错码

-3.5基本数据链路协议1~3

--基本数据链路协议1~3

-3.6 滑动窗口协议

--滑动窗口协议

-3.7 回退n帧

-3.8 选择性重传

--选择性重传

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第三章：数据链路层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--3-1数据链路层功能和成帧

--3-2差错处理概述

--3-3纠1位错的海明码

--3-5 6个模拟的DLL协议之1-3

--3-6 滑窗协议

--3-7 回退n帧

--3-8 选择性重传

--关于附录3的说明

第四章介质访问控制子层

-4.1 MAC子层概述

--MAC子层概述

-4.2 ALOHA协议

-4.3 CSMA协议

-4.4 以太网概述

--以太网概述

-4.5 以太网帧格式

--以太帧格式

-4.6 二层交换的基本格式

--二层交换的基本原理

-4.7 生成树协议

--生成树协议

-4.8 虚拟局域网

--虚拟局域网

-4.9 二层设备

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第四章介质访问控制子层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--4-1 MAC子层概述

--4-2 ALOHA协议

--4-3 CSMA协议

--4-4 以太网概述

--4-5 以太帧格式

--4-6_二层交换的基本原理

--4-7 生成树协议

--4-8 虚拟局域网

--4-9 二层设备

--关于附录3的说明

第五章网络层

-5.1 网络层引言

--网络层引言

-5.2 IP地址

--子网规划实例

-5.3 子网规划

-5.4 IP寻址

--你手机的IPv4地址跟地理位置绑定在一起吗？

-5.5 IP分组

-5.6 什么是IPv6？

--什么是IPv6？

-5.7 IPv6地址

-5.8 IPv6分组

-5.9 IPv6过渡技术

--IPv6过渡技术

-5.10 路由从何而来？

--你了解路由器和家用路由器及二者的区别吗？

--路由如何而来

-5.11 距离矢量路由选择协议

--距离矢量路由选择协议

-5.12 路由信息协议RIP

-5.13 RIP为什么衰落？

--RIP为什么会衰败

-5.14 链路状态路由选择LS

--链路状态路由选择LS

-5.15 单区域OSPF

--开放的最短路径优先（OSPF）

-5.16 无类域间路由 CIDR

-5.17 网络地址翻译 NAT

-5.18 互联网控制消息协议 ICMP

-5.19 地址解析协议 ARP

-5.20 拥塞控制

-5.21 流量整形

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第五章网络层--章节测试1

-第五章网络层--章节测试2

-第五章主观测试题

-附录3：本章的无背景乐的视频

--5-1_网络层引言

--5-3_子网规划

--5-6 什么是IPv6？

--5-7_IPv6地址

--5-8IPv6分组

--5-9过渡技术

--5-10_路由从何而来？

--5-11 距离矢量路由选择协议

--5-12_路由信息协议RIP

--5-13_ RIP为什么会衰落

--5-14_链路状态路由选择协议

--5-15_单区域OSPF

--5-16 无类域间路由 CIDR

--5-17_网络地址翻译 NAT

--5-18_互联网控制消息协议ICMP

--5-19_地址解析协议 ARP

--5-20_拥塞控制

--5-21流量整形

-说说你在家的用网体验

-RIP是否会卷土重来？

-说说你遭遇过的ARP病毒

第六章传输层

-6.1 传输层概述

--传输层概述

-6.2 用户数据报协议 UDP

--用户数据报协议 UDP

-6.3 通信模型

-6.4 TCP数据段

-6.5 TCP三次握手建立连接

--TCP三次握手建立连接

-6.6 TCP连接释放

--TCP连接释放

-6.7 TCP传输策略

--TCP传输策略

-6.8 TCP拥塞控制

--TCP拥塞控制

-6.9 TCP定时器等

--TCP定时器等

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第六章传输层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--6-1传输层概念

--6-3通信模型

--6-4TCP数据段

--6-5 TCP三次握手建立连接

--6-6 TCP连接释放

--6-7 TCP传输策略

--6-8 TCP拥塞控制

--6-9 TCP定时器等

套接字编程

-linux

--1_Socket_UDP_简介（linux）

--1_Socket_TCP_简介（linux）

--2_Socket_UDP_代码讲解（linux）

--2_Socket_TCP_代码讲解（linux）

--3_Socket_UDP_调试（linux）

--3_Socket_TCP_调试（linux）

-windows

--UDP_1_SOCKET简介

--UDP_2_代码讲解

--UDP_3_代码调试

--TCP_1_Socket简介

--TCP_2_代码讲解

--TCP_3_代码调试

第七章应用层

-7.1 应用层概述

--应用层概述

--说说你用得最多的应用是哪个？

--畅想你想研发的一个应用

-7.2 域名系统 DNS 概述

--域名系统 DNS 概述

-7.3 DNS之域名解析

-7.4 电子邮件 e-mail

--电子邮件 e-mail

-7.5 万维网 WWW

--万维网 WWW

--如果没有Web，互联网会怎样？

-7.6 其它应用

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第七章应用层--章节测试

-附录3: 本章无背景音乐的视频

--7-1_应用层概述

--7-2_域名系统 DNS 概述

--7-3_DNS之域名解析

--7-4_电子邮件

--7-5_万维网 WWW

--7-6_其它应用

Video笔记与讨论

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