网络层协议

IP协议

网络层使用ip协议作为上层协议的外层封装，在封装数据包时需要添加ip报头，ip报头如下图所示。

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0100十进制是4
首部长度（4）：IP数据包的包头长度（不包括数据）
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
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
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）：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
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
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）
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

ICMP协议

icmp协议作为IP协议的辅助协议，主要的作用就是通过ping命令检测网络是否通畅。ICMP消息由类型和编码字段组成，用于指示消息的目的和具体操作。

Type	Code	描述
0	0	Echo Reply
3	0	网络不可达
3	1	主机不可达
3	2	协议不可达
3	3	端口不可达
11	0	超时
8	0	Echo Requset

arp协议

ARP (Address Resolution Protocol) 是用于在局域网上解析物理地址（MAC 地址）与 IP 地址之间映射关系的协议。它是以太网通信中的一个重要组成部分。

在 ARP 封装中，ARP 请求和 ARP 响应是封装在以太网帧中传输的。以下是 ARP 封装的一般流程：

源主机 A 需要发送数据给目标主机 B，但不知道目标主机的 MAC 地址。
主机 A 创建一个 ARP 请求并封装在一个以太网帧中。ARP 请求中包含了源主机 A 的 MAC 地址、IP 地址以及目标主机 B 的 IP 地址。
主机 A 在以太网上广播这个 ARP 请求。
所有收到该 ARP 请求的主机都会检查请求中的目标 IP 地址是否与自己的 IP 地址匹配。如果匹配，则认为自己是目标主机 B。
目标主机 B 接收到 ARP 请求后，会创建一个 ARP 响应并封装在一个以太网帧中。ARP 响应中包含了目标主机 B 的 MAC 地址、IP 地址以及源主机 A 的 IP 地址。
目标主机 B 将 ARP 响应直接发送给源主机 A。
源主机 A 收到 ARP 响应后，会更新它的 ARP 缓存表，将目标主机 B 的 IP 地址和 MAC 地址映射关系保存下来。
源主机 A 可以使用目标主机 B 的 MAC 地址发送数据帧到目标主机。

通过以上的封装过程，ARP 协议能够实现 IP 地址与 MAC 地址之间的映射，从而在局域网上正确地传递数据。