一、基于UDP实现可靠传输（本质上是设计一个TCP）
二、网络层：
主机: 配有IP地址, 但是不进行路由控制的设备; 路由器: 即配有IP地址, 又能进行路由控制; 节点: 主机和路由 器的统称
1、网络层包含了两个方面：
1）、地址管理
2）、路由选择
三、IP协议
1、协议头格式
4位版本号(version): 指定IP协议的版本, 对于IPv4来说, 就是4；
4位头部长度(header length): IP头部的长度是多少个32bit, 也就是 length * 4 的字节数. 4bit表示最 大的数字是15, 因此IP头部最大长度是60字节【是变化的】；
8位服务类型(Type Of Service): 3位优先权字段(已经弃⽤用), 4位TOS字段, 和1位保留字段(必须置为 0). 4位TOS分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一 个. 对于ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要.【按照不同的需要将IP数据报设置成不同的格式】；
16位总长度(total length): IP数据报整体占多少个字节【ip报头到完成的应用层数据结束的总长度】【可以通过总长度和ip报头的长度计算出真实数据的长度】；
16位标识(id): 唯一的标识主机发送的报文. 如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面 的这个id都是相的【对唯一的IP数据报进行标志，一般情况下，不同的报文对应的标志不同，有的情况下可能一样（ip数据报可能会分包）（传输层数据太长，超过了ip数据报表示的范围）（分包之后的序列号完全相同，分包后，有UDP/TCP报头的数据在前面）】；
3位标志字段: 第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第二位置为1 表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文. 第三位表示"更多分片", 如果分 片了的话, 最后一个分片置为1, 其他是0. 类似于一个结束标记；【当传输层的数据太大（上限取决于数据链路层的限制）的时候，IP数据报需要进行分包和重组】
13位分片偏移(framegament offset): 是分片相对于原始IP报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前 分片在原报文中处在哪个位置. 实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的. 因此, 除了最后一个报文之 外, 其他报文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了)；【通过16位标识区分出哪个来自一个IP数据报，通过13位片偏移来确定若干个数据报先后顺序。通过3位标志位判定分片的数据报是否已经结束（其中有1位作为结束位，结束置为1，没结束为0）。（分包之后16位标识相同，13位片偏移有大有小，小的在前面，大的在后面；接收端重组时，按照片偏移进行排序。）】
8位生存时间(Time To Live, TTL): 数据报到达目的地的最大报文跳数. 一般是64. 每次经过一个路 由, TTL -= 1, 一直减到0还没到达, 那么就丢弃了. 这个字段主要是用来防止出现路由循环 ；
8位协议: 表示上层协议的类型【表示的传输层协议，交给哪个上层传输层协议（TCP/UDP）（TCP/UDP拿到数据后，根据端口号判定把数据交给哪个应用层协议）】；
16位头部校验和: 使用CRC进行校验, 来鉴别头部是否损坏；
32位源地址和32位目标地址: 表示发送端和接收端；
选项字段(不定长, 最多40字节):
2、IP地址：进行地址管理的核心要素（“收货地址”）【IP地址不重复，每个人都有一个独立的IP地址】
（1）IP地址的分配：
网络号：保证相互连接的两个网段具有不同的标识;
主机号：同一网段内, 主机之间具有相同的网络号, 但是必须有不同的主机号;
（2）路由器：运营商的网线（Wan口），个体上网的网线（Lan口）。一台主机上可以配置两个IP地址，该IP地址具有不同的网络号；若是两台主机的网络号和主机号都相同，则不能上网。
同一网端内，让主机号不同；不同网端内，IP地址一定不同。
DHCP帮助用户自动分配IP地址，路由器保证网端内的所有IP地址都不同。
（3）网段划分：
1‘、IP地址的利用率很低
主机号为24位，表示2^24=2^10*2^10^2^4=1600万;这种划分方式会导致大量的主机号被浪费。所以A类和B类会大量浪费IP地址。
2’、CIDR方案：通过子网掩码来标识（相当于一个位图，32位的整数）；子网掩码与IP地址按位与得到的结果为网络号。
【前三个字节表示网络号，最后一个字节表示主机号】
特殊的IP地址
将IP地址中的主机地址全部设为0, 就成为了网络号, 代表这个局域网;
将IP地址中的主机地址全部设为1, 就成为了广播地址, 用于给同一个链路中相互连接的所有主机发 送数据包;
127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试,通常是127.0.0.1
（4）IP地址的数量
IP地址（IPV4）使用的是一个32位的正整数，2^32，大概位42亿9千万，每个主机都需要一个IP地址，IP地址会不够用，解决I地址不够用，优化：
A、CIDR：没有客观的改变IP地址的数量，只是提高了IP地址的利用率；
IP地址动态分配：主机没有联网的时候，把IP地址空闲出来，分配给其他的设备。下次联网后，IP地址可能发生改变，因为被重新分配了一个IP地址。随着发展，即使只给联网的设备分配IP地址，还是会出现着IP地址不够用的局面
B、NAT计数
C、IPV6：并不是IPV4的升级版本，这两个协议不兼容。因为兼容性不好，导致IPV6至今都没有普及，升级的成本高。
（5）、私有IP地址和公网IP地址
A、192.168.*：局域网中（设备和设备都只在局域网内，是否和其他局域网的IP地址重复并不重要）的IP地址。局域网内部的IP地址可以和其他局域网中的IP地址重复
B、172.16到172.31：局域网内的IP地址
C、10.*：局域网内的IP地址
其余的都是公网IP。【局域网IP上面搭建的云服务器，外网是无法访问的，在公网IP上搭建云服务器，外网可以访问。】
那么，我们的网络都是什么样的结构呢？如下：
（1）星型网络结构
【这里所说的上网，指的是上“外网（国内的网即可）”，也就是Internet】【上网其实就是运营商分配给我们的一个独一无二的IP地址（“外网IP”）】【局域网内部的电脑要访问外网，数据会经过路由器设备，路由器会把IP数据报中的源IP，进行替换，替换为路由器的WAN口IP。所以被访问的网页看到的IP地址是路由器的IP。被访问的网页返回信息时，先返回到路由器上，路由器决定把返回的数据给局域网中的那一个客户端。NAT设备对数据进行替换，并且在被访问的网页返回信息的时候，把返回的数据按照同样的规则进行替换。】
2‘、如何解决几个房间中，有的房间wifi信号弱的情况？【路由器的级联：卧室路由器的WAN口对应运营商路由器的LAN口，卧室路由器的LAN口连接客厅路由器的WAN口，客厅路由器的LAN口连接着电视。【通过电视访问“爱奇艺”时，电视给“爱奇艺”发送一个IP数据报，目的IP就是“爱奇艺”的IP，源IP就是“电视的IP”，数据报经过客厅路由器NAT设备进行IP地址替换，把电视的IP替换为客厅路由器的WAN口IP，再将数据发送到卧室路由器上，进行NAT替换，把源IP替换为卧室路由器的WAN口IP。再将数据报发送给运营商路由器，进行NAT的替换。
A、在192.168.1.2这台设备上，在局域网之外，能否访问这个服务器？【能够访问到的只能是局域网内部的设备，局域网之外的设备是不能访问的。】
B、如果卧室路由器坏了，那么整个整个卧室路由器下面控制的设备都不能访问了；如果运营商路由器坏了，那么就大范围不能上网（运营商路由器存在备份冗余，防止出现这种情况）。
真实的网络拓扑存在很多的冗余，路径很多，某几条出错，不会影响整个网络。
四、路由选择：
路由：找出一条通往终点的路线。路由的过程是“一跳一跳”的过程。【（1）必须知道相连的主机（2）应该往哪个方向走】
1、路由表：
（1）路由表是什么样的？
查看路由表的指令：
route查看主机上的路由表，查到的数据是有限的，应该查看路由器上的路由表
路由器上的路由表：
列：目的IP，子网掩码，默认网关，跳跃数，设备接口（数据报是从WAN口出，还是从LAN口出）
行：表项：什么样的IP应该走什么样的接口（数据IP与哪个口匹配，就从哪个口出去）.。全0的IP地址表示默认表项，若是前面的若干条都不匹配，就会匹配默认的表项。
（2）路由表的查询过程：路由器收到数据会包含IP协议的报头，IP协议报头包含了源IP和目的IP（目标），用目的IP和路由表项中的每一项的子网掩码依次进行计算，进行按位与操作，得到网络号，比较得到的网络号和表项是否匹配，如果匹配，则命中这条路由表，从对应的网络接口输出。（如果数据都没有命中，请求的IP地址是一个外网IP，走default（默认选项）即全0的IP（不同的设备表现形式不同）【下一跳对应的网络接口对应的设备是当前设备的上一级路由器（defalt往往表示的是上一级的路由器））
常见路由器的生成办法：