网络层
一、网络层
1.1网络层功能
(2)连接不同的媒介类型
1.2网络层数据封装过程
数据封装过程：在网络层会封装IP地址的头部，形成IP数据包。
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。
二、协议段
1、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 十进制 是4。
2、首部长度（4）：IP数据包的包头长度（不包括数据）。
3、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，服务类型定义了如何处理数据一般没有使用。
4、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。
5、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，它将给所有的分片数据分配一组编号，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。
6、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)。
7、段偏移量（13）：一个数据包需要分片，指明这个分片举例原始数据开始的位置，作用重组数据。
8、TTL（time to live）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。
9、协议号（8）：封装的上层哪个协议，ICMP:1 TCP:6 UDP:17。
10、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。这是因为数据报每经过一次路由器，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）。
11、源地址（32）：源ip地址，表示发送端的IP地址。
12、目标地址（32）：目标ip地址，表示接收端的IP地址。
13、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。
三、ICMP协议
3.1ICMP作用
ICMP (Internet Control Message Protocol)是IP协议的辅助协议，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。【
3.2各类网络信息表
3.3Ping的命令参数选项
显示自己IP地址：ipconfig
显示帮助命令：ping --help
长ping：-t（ctrl+c停止）
发送缓冲区大小：-1 （指定包的大小：1600 2000）
超时等待时间：-w（默认是秒：2）
指定ping几次：-n （指定的次数：5）
tracert IP地址（表示经过几个路由设备）
四、ARP协议
4.1ARP协议概念
ARP协议是地址解析协议（Address Resolution Protocol）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，为什么呢？因为在网络层看来，源主机与目标主机是通过IP地址进行识别的，而所有的数据传输又依赖网卡底层硬件，即链路层，那么就需要将这些IP地址转换为链路层可以识别的东西，在所有的链路中都有着自己的一套寻址机制，如在以太网中使用MAC地址进行寻址，以标识不同的主机，那么就需要有一个协议将IP地址转换为MAC地址，由此就出现了ARP协议，所有ARP协议在网络层被应用，它是网络层与链路层连接的重要枢纽，每当有一个数据要发送的时候都需要在通过ARP协议将IP地址转换成MAC地址，在IP层及其以上的层次看来，他们只标识IP地址，从不跟硬件打交道。
4.2ARP协议工作原理（结合交换机原理）
1、当PC1想发送数据给PC2，首先在自己的本地ARP缓存表中检查主机PC2的MAC地址是否存在。
2、如果PC1缓存中没有找到响应的条目，它将询问主机PC2的MAC地址，从而将ARP请求帧广播到本地网络的所有主机。 该帧中包括源主机PC1的IP、MAC地址，本地网络中的所有主机都接收到ARP请求，并且检查是否与自己的IP地址相匹配。如果发现请求中IP地址与自己IP不匹配，则丢弃ARP请求。
3、主机PC2确定ARP请求中得IP地址与自己的IP地址匹配，则将主机PC1的地址和MAC地址添加到本地缓存表中。
4、主机PC2将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机PC1（数据帧为单播）。
5、主机PC1收到PC2发的ARP回复消息，将PC2的IP和MAC地址添加至自己ARP缓存表中，本机缓存是有生存期的，默认ARP缓存表有效期120s。当超过该有效期后，则将重复上面过程。主机PC2的MAC地址一旦确定，主机PC1就能向主机PC2发送IP信息。
4.3华为系统中ARP命令
[Huawei]dis mac- address ###查看mac地址信息
[Huawei]arp static <IP> <MAC> ###绑定ARP
[Huawei]undo arp static <IP> <MAC> ###解绑定
<Huawei>reset arp all ###清除mac地址表
