路由和寻址

IP协议，是一个处于垄断地位的网络层协议 IPV4就是IP协议的第四个版本，是目前互联网的主要网络层协议

IP协议会遇到的问题，但不会处理

  1. 封包损坏，数据传输过程中被损坏
  2. 丢包，数据发送过程中丢失
  3. 重发，数据被重发，比如中间设备通过2个路径传递数据
  4. 乱序，到达目的地数据和发送数据不一致 网络层需要解决的问题：
  5. 延迟
  6. 吞吐量
  7. 丢包率

IP协议的工作原理： IP协议接受IP协议上方的Host-To-Host协议传来的数据然后进行拆分，这个能力叫做分片（Fragmentation）

分片（Fragmentation）： 将数据切分成片，IP协议通过它下面的局域网（链路层）协议传输数据，因此需要适配底层传输网路的传输能力

IP协议会为每一个切片增加一个协议头 image.png 源IP地址： 目标IP地址： 服务类型：响应不同的用户诉求，用来选择延迟、吞吐量、和丢包率之间的关系 首部长度：用来描述IP协议头的大小 总长度：报文的长度 标识：发送方分配，代表的其实是顺序 片偏移：要不要分包，以及怎么分包 协议类型：主要描述上层协议的类型，比如TCP

“鱼与熊掌”不能兼得--- 延迟、吞吐量、丢包率 延迟（latency）--- 指的是1bit的数据从网络的一个终端传送到另一个终端需要的时间 吞吐量（Throughout）---单位时间内可以传输的平均数据量 丢包率（Packet loss）--- 发送出去的封包没有到达目的地的比例

例子： 丢包率与延迟往往会互相影响，比如moba类游戏中延迟作为平均指标。如果丢包率太多会导致重发，进而影响延时。 对于网盘下载，要求提高吞吐量，延迟不是重要指标。 对于语音电话，要求丢包不能太严重。只有极少数的场景才会要求不丢包，比如网络控制场景。

所以对于服务类型这个字段有下面四种情况提供选择：

  1. 低延迟
  2. 高吞吐量
  3. 低丢包率的
  4. 低成本的

寻址

IPV4地址：4个8位排列而成，总共可以编排43亿个地址 寻址就是如何根据IP地址找到设备

步骤1：找到顶层网络 比如103.16.3.1 的最顶层网络号可以与255.0.0.0 （子网掩码）做位与运算得到 103.16.3.1 & 255.0.0.0 = 103.0.0.0 步骤2：找到下一层网络 接下来要找到下一级网络，就需要使用IP地址和下一级的子网掩码做位与运算 103.16.3.1 & 255.255.0.0 = 103.16.0.0 步骤3：再找到下一层网络 使用255.255.255.0子网掩码找到下一级网络是103.16.3.0 103.16.3.1 & 255.255.255.0 = 103.16.3.0 步骤4：定位设备 设备就在子网103.16.3.0中，最终找到的设备号是1

路由

在上面寻址过程中，IP总是在局域网中，如果目的地不在局域网中，那么就需要把IP封包，寻找下一个路径（下一个网关）。 比如： 本机IP是192.168.5.48 目的IP地址：39.156.66.18 那么就需要通过路由来进行转发，首先判断目标IP是否在路由表中，如果没有则将数据发向默认网关（输入route查看路由表） image.png 数据转发到默认网关接口（192.168.5.1）之后，由路由器规划路径； 数据先转发到上级路由器（192.168.5.1）再转发到更上一级的路由器（192.168.50.1），之后利用ISP提供的公网IP在整个互联网中进行传输，直到找到目的IP image.png

总结： 寻址：通过地址找设备，和现实中的寻址是一样的，比如根据地址找到一个公寓，在IPV4协议中寻找到的是一个设备所在的位置 路由：本质是路径选择，就好像是知道地址，但是到了每个十字路口，还需要选择具体的路径

思考题： 127.0.0.1 、localhost、0.0.0.0 的区别？

127.0.0.1、localhost 和 0.0.0.0 在网络编程和配置中都有所使用，它们各自有不同的用途和含义：

  1. 127.0.0.1：
    • 这是回环地址（Loopback Address），用于网络软件的测试以及本机内部通信。
    • 当你访问 http://127.0.0.1 时，你是在与自己的计算机通信，而不是与外部网络中的任何设备通信。
    • 它通常用于开发和调试，因为通过这个地址，你可以确保所有的网络请求都停留在本地，不会发送到外部网络。
  2. localhost：
    • 这是一个特殊的主机名，它也指向回环地址 127.0.0.1。
    • 使用 localhost 时，你可以通过主机名而不是 IP 地址来引用本机，这使得配置和代码更具可读性和可维护性。
    • 在大多数操作系统中，localhost 在 /etc/hosts 文件中被映射到 127.0.0.1。
  3. 0.0.0.0：
    • 这是一个特殊的 IP 地址，表示任意可用的 IPv4 地址。
    • 在网络配置中，当你将服务器的监听地址设置为 0.0.0.0 时，它告诉操作系统监听所有可用的网络接口上的指定端口。
    • 这对于服务器来说很有用，因为它允许服务器接受来自任何网络接口的连接请求，而不仅仅是一个特定的接口。 总结来说，127.0.0.1 和 localhost 都指向本机的回环接口，用于本地通信和测试，而 0.0.0.0 用于配置服务器监听所有网络接口上的连接请求。