网络层协议

网络中的每台计算机都有一个IP地址，通过该地址可以唯一标识和寻址它。IP地址是第3层（网络层）逻辑地址。此地址可能会在每次计算机重启时发生更改。一台计算机在一个时间点可能拥有一个IP地址，而在另一个时间点可能拥有另一个IP地址。

地址解析协议 (ARP)

在通信过程中，主机需要目标机器的第2层（MAC）地址，该地址属于同一广播域或网络。MAC地址是物理烧录到机器的网络接口卡 (NIC) 中的，并且它永远不会更改。

另一方面，公共域上的IP地址很少更改。如果由于某些故障而更改了NIC，则MAC地址也会更改。这样，为了进行第2层通信，需要在两者之间进行映射。

为了知道广播域中远程主机的MAC地址，想要发起通信的计算机会发送一个ARP广播消息，询问：“谁拥有此IP地址？”由于它是广播，因此网络段（广播域）上的所有主机都会接收此数据包并对其进行处理。ARP数据包包含目标主机的IP地址，发送主机希望与其通信。

当主机接收到发往它的ARP数据包时，它会回复自己的MAC地址。主机获得目标MAC地址后，可以使用第2层链路协议与远程主机通信。此MAC到IP映射被保存到发送和接收主机的ARP缓存中。下次如果他们需要通信，可以直接参考各自的ARP缓存。

反向ARP是一种机制，其中主机知道远程主机的MAC地址，但需要知道IP地址才能进行通信。

ICMP是网络诊断和错误报告协议。ICMP属于IP协议套件，并使用IP作为载体协议。构建ICMP数据包后，将其封装在IP数据包中。由于IP本身是一种尽力而为的不可靠协议，因此ICMP也是如此。

任何关于网络的反馈都会发送回源主机。如果网络中出现某些错误，则会通过ICMP报告。ICMP包含数十个诊断和错误报告消息。

ICMP-echo和ICMP-echo-reply是最常用的ICMP消息，用于检查端到端主机的可达性。当主机接收到ICMP-echo请求时，它必须发送回ICMP-echo-reply。如果传输网络中存在任何问题，ICMP将报告该问题。

IPv4是一种32位寻址方案，用作TCP/IP主机寻址机制。IP寻址使TCP/IP网络上的每个主机都可以唯一标识。

IPv4提供分层寻址方案，使其能够将网络划分为子网，每个子网都有定义明确的主机数量。IP地址分为许多类别

IPv4还具有定义明确的地址空间，可用作专用地址（在互联网上不可路由）和公共地址（由ISP提供，可在互联网上路由）。

虽然IP不可靠，但它提供“尽力而为交付”机制。

IPv4地址的耗尽催生了下一代互联网协议版本6。IPv6使用128位宽地址为其节点寻址，为未来在整个地球或更远的地方使用提供了充足的地址空间。

IPv6引入了组播寻址，但删除了广播的概念。IPv6使设备能够自行获取IPv6地址并在该子网内进行通信。这种自动配置消除了对动态主机配置协议 (DHCP) 服务器的依赖。这样，即使该子网上的DHCP服务器已关闭，主机也可以相互通信。

IPv6提供了IPv6移动性的新功能。配备移动IPv6的机器可以在无需更改其IP地址的情况下漫游。

IPv6仍处于过渡阶段，预计将在未来几年完全取代IPv4。目前，只有少数网络运行在IPv6上。有一些过渡机制可用于启用IPv6的网络，以便它们能够轻松地在IPv4上与不同的网络通信和漫游。这些是

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