网络层协议介绍

第五章网络层协议介绍

IP数据包格式

网络层的功能

定义了基于IP协议的逻辑地址

连接不同的媒介类型

选择数据通过网络的最佳路径

协议字段

版本：用来确定你是ipv4还是ipv6（4bit）

首部长度：数据包不包括数据的长度(4bit)

优先级 服务类型：

IP数据包格式（分为20字节的固定部分，表示每个ip数据包必须包含的部分，和40字节的可变长部分）

• 版本号（4bit）：指IP协议版本。并且通信双方使用的版本必须一致，目前我们使用的是IPv4，表示为0100

• 首部长度（4）：IP数据包的包头长度

• 优先级与服务类型（8）：该字段用于表示数据包的优先级和服务类型。通过在数据包中划分一定的优先级，用于实现 QoS（服务质量）的要求。

• 总长度（16）：IP数据包的总长度，最长为 65535 字节，包括包头和数据。

• 标识符（16）：该字段用于表示IP数据包的标识符。当IP对上层数据进行分片时，它将给所有的分片分配一组编号，然后将这些编号放入标识符字段中，保证分片不会被错误地重组。标识符字段用于标志一个数据包，以便接收节点可以重组被分片的数据包

• 标志（3）：和标识符一起传递，指示不可以被分片或者最后一个分片是否发出(完整)

• 段偏移量（13）：在一个分片序列中如何将各分片连接起来，按什么顺序连接起来

• TTL生命周期（8）：可以防止一个数据包在网络中无限循环的转发下去，每经过一个路由器 -1,当TTL的值为0时，该数据包将被丢弃 0-255

• 协议号（8）：封装的上层哪个协议，ICMP:1 TCP:6 UDP:17

• 首部校验和（16）：这个字段只检验数据报的首部，不包括数据部分。这是因为数据报美经过一次路由器，都要重新计算一下首部校验和（因为，一些字段如生存时间、标志、片偏移等可能发生变化）

• 源地址（32）：源ip地址，表示发送端的IP地址

• 目标地址（32）：目标ip地址，表示接收端的IP地址

• 可选项：选项字段根据实际情况可变长，可以和IP一起使用的选项有多个。例如，可以输入创建该数据包的时间等。在可选项之后，就是上层数据

  注：根据实际情况可变长，例如创建时间等 上层数据

ping选项

-t ping指定的主机，直到停止。

​ 若要查看统计信息并继续操作，请输出Ctrl+Break;

​ 若要停止，请输出Ctrl+c.

-l size 发送缓冲区大小.

-r count 记录技术跃点的路由（仅适用于IPv4）

ICMP协议

interne控制消息协议ICMP是IP协议的辅助协议

ICMP协议用来在网络设备间传递各种差错和控制信息，对于收集各种网络信息、诊断和排除各种网络故障等方面起着至关重要的作用

功能：ping

ping是网络设备、Windows、Unix和Linux平台上的以后命令，其实是一个小巧而实用的应用程序，该应用基于ICMP协议。

ping常用于探测到达目的节点的网络可达性。

apr协议

什么是arp协议

arp协议是地址解析协议，是通过解析IP地址得到MAC地址的，是一个在网络协议包中极其重要的网络传输协议，它与网卡有着极其密切的关系，在TCP/IP分层结构中，把ARP划分为网络层

工作原理（结合交换机原理）

ARP工作原理:

1. PC1想发送数据给PC2， 会先检查自己的ARP缓存表。 只在终端设备上

2.如果发现要查找的MAC地址不在表中，就会发送一个ARP请求广播，用于发现目的地的MAC地址。
ARP请求消息中包括PC1的IP地址和MAC地址以及PC2的IP地址和目的MAC地址(此时为广播MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF)

3.交换机收到广播后做泛洪处理，除PC1外所有主机收到ARP请求消息，PC2以单播方式发送ARP应答， 并在自己的ARP表中缓存PC1的IP地址和MAC地址的对应关系，而其他主机则丢弃这个ARP请求消息。

4. PC1在自己的ARP表中添加PC2的IP地址和MAC地址的对应关系，以单播方式与PC2通信 。

ARP相关命令

Windows系统中的ARP命令

arp -a :查看ARP缓存表

arp -d ：清除ARP缓存

arp- s ：IP MAC删除arp静态绑定