IP数据包

IP数据包

目录：

1、网络层功能

2、协议字段

3、ICMP协议

4、ping格式

5、冲突域和广播域

6、ARP协议

网络层的功能：

1、定义了基于IP协议的逻辑地址

2、连接不同的媒介类型

3、选择数据通过网络的最佳路径，完成逻辑地址寻址

数据封装的时候在网络层会封装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

协议字段：

 

（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（128左右是windos，64左右是linux）

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（增强数据包功能）

注：根据实际情况可变长，例如创建时间等 上层数据

ICMP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

作用：检测主机之间的双向连通

 ping的格式：

 ipconfig  显示自己IP

ping+空格+IP地址+【选项】

选项：

ping  --help   显示帮助命令

 -l  size指定数据包的 大小

  -t    长ping（ctrl+C停止）

  -w             超时等待时间

 -n             指定ping 几次

有无-n的对比

tip：
ping的通一定通
ping不通不一定网络不通

tracert 也是 icmp协议

（type和code的描述重点记忆）

 当你的服务出了问题，排错思路：

1. ping 自己 127.0.0.1 ，ping不通表示硬件有问题

2. 看双方地址是否有问题

3. 看网关是否有问题（在不同的网段）

4. 防火墙策略是否有问题（找网络工程师）

冲突域和广播域

 冲突域：两台设备同时发送消息时，互相干扰，那他们就处于同一个冲突域

广播域：

一台机器发送广播，能收到消息的机器 都是在同一广播域

交换机的所有端口默认在同一个广播域里，

路由器的 每一个端口都是一个独立的 广播域

ARP协议：

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，

ARP协议作用：

1.检测地址冲突

→当一台设备获取到一个Ip 地址时 ，会自动发送一个无故ARP，检测 是否有设备已使用了此地址

 2.将ip地址转换成mac 地址

ARP工作原理:

(以PC5\PC6\PC7为例子）

 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？

此时无PC6的主机mac地址

 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

 动态ARP表项老化：在一段时间内如果表项中的ARP映射关系始终没有使用，则会被删除。通过及时删除不活跃表项，从而提升ARP响应效率（和交换机的刷新功能很相似）

Windows系统中ARP命令

arp -a：查看ARP缓存表

arp -d：清除ARP缓存

 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

 

总结：

1、了解IP格式

2、熟悉ping的一些字符

3、熟记cod和type对应的描述

4、熟记ARP的作用和原理