IP数据包格式

1.网络层的功能

一、负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。处理来自传输层的分组发送请求,收到请求后,将分组装入IP数据报,填充报头,选择去往信宿机的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。

二、处理输入数据报:首先检查其合法性,然后进行寻径——假如该数据报已到达信宿机,则去掉报头,将剩下部分交给适当的传输协议;假如该数据报尚未到达信宿,则转发该数据报。

三、处理路径、流控、拥塞等问题。网络层包括:IP(Internet protocol)协议

                                                                               ICMP(Internet Control Message Protocol)控制报文协议

                                                                                ARP(Address resolution protocol)地址转换协议

                                                                               RARP(Reverse arp)反向地址转换协议。

         IP是网络层的核心,通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。ICMP是网络层的补充,可以回送报文。用来检测网络是否通畅。ping命令就是发送ICMP的echo包,通过回送的echo relay进行网络测试。ARP是正向地址解析协议,通过已知的IP,寻找对应主机的MAC地址。RARP是反向地址解析协议,通过MAC地址确定IP地址。

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字节固定部分,表示每个ip数据包必须包含的部分,和40字节可变长部分

IP数据包格式

  • 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

小tips:
通过 TTL的  返回值  确定你的  系统类型
1. win    128  左右
2. linux   64   左右 
  • 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

    注:根据实际情况可变长,例如创建时间等 上层数据

 

2.ICMP协议

Internet控制报文协议。ip协议的辅助协议,用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据,但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

作用:

检查网络的双向连通性

ping的格式

ping  ip地址  【选项】 

ping 192.168.1.1 -t 长ping,按ctrl+c停止
ping 192.168.1.1 -l 指定数据包的大小
ping 192.168.1.1 -w 指定超时等待时间
ping 192.168.1.1 -n 指定ping的次数
ping -help 显示帮助命令

ping命令常见的返回信息

网络波动与ping不同的区别

  • 网络波动:偶尔丢包
  • ping不通:没有数据能够到达

服务器出现问题时的排错思路

  • 1.ping 自己 127.0.0.1 硬件
  • 2.看双方地址是否有问题
  • 3.看网关是否有问题
  • 4.防火墙策略是否有问题(找网络工程师)

补充

tracert  也是 icmp协议
tracert   IP地址

tracert 192.168.1.152
经过几个路由设备(追踪

 

3.冲突域

冲突域是一个以太网术语,指的是这样一种网络情形,即网段上的一台设备发送分组时,该物理网段上的其他所有设备都必须债昕它。这很糟糕,因为如果同一个物理网段中的两台设备同时传输数据,将发生冲突(即两台设备的数字信号将在线路上相互干扰),导致设备必须在以后重传数据。冲突对网络性能有严重的负面影响,因此绝对要避免冲突。前面描述的情形通常出现在集线器环境中,在这种环境中,所有主机都连接到一个集线器,它们组成一个冲突域和一个广播域。

总结:

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

 

4.广播域

广播域的书面定义如下:广播域指的是网段中的一组设备,它们侦昕在该网段上发送的所有广播。广播域的边界通常为诸如交换机和路由器等物理介质,但广播域也可能是一个逻辑网段,其中每台主机都可通过数据链路层(硬件地址)广播访问其他所有主机。介绍广播域的基本概念后,下面来看看半双工以太网使用的一种冲突检测机制。

总结:

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

 

5.APR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,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

arp的工作流程

为了实现IP地址与MAC地址的查询与转换,ARP协议引入了ARP缓存表的概念,每台主机或路由器在维护着一个ARP缓存表(ARP table),这个表包含IP地址到MAC地址的映射关系,表中记录了<IP地址,MAC地址>对,我称之为ARP表项,如我们前面那张图所展示的一样,他们是主机最近运行时获得关于其他主机的IP地址到MAC地址的映射,当需要发送数据的时候,主机就会根据数据报中的目标IP地址信息,然后在ARP缓存表中进行查找对应的MAC地址,最后通过网卡将数据发送出去。ARP缓存表包含一个寿命值(TTL,也称作生存时间),它将记录每个ARP表项的生存时间,生存时间到了就会从缓存表中删除。从一个表项放置到ARP缓存表中开始,一个表项通常的生存时间一般是10分钟吗,当然,这些生存时间是可以任意设置的,我们一般使用默认即可。

检测地址冲突:(无故ARP

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

 

无故arp

 

6.华为系统中的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

  在windows中查看arp缓存表

arp -a          ###查看arp缓存表 
arp -d          ###不加ip清除所有
arp -d [IP]     ###加ip  只删除改Ip
arp -s IP MAC   ###删除arp静态绑定

  如提示ARP项添加失败,解决方案:

      用管理员模式:电脑左下角“开始”按钮右键,点击"Windows PowerShell (管理员) (A)”或者 进入C盘windows \system32文件夹找到cmd.exe, 右键“以管理员身份运行”再执行arp -s命令:

绑定arp(win10)
cmd中输入
netsh -c i i show in 
#查看网络连接准确名称,如:本地连接、无线网络连接
netsh -c “i i” add neighbors 19 “IP” “Mac”,这里19是idx号。//绑定
netsh -c “i i” delete neighbors 19,这里19是idx号。  //解绑
netsh interface ipv4 set neighbors <接口序号> <IP> <MAC>

  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

 

7.arp攻击与欺骗

ARP攻击 :ARP攻击发送的是ARP应答,但是ARP应答中的MAC地址为虚假地址,所以在其他主机想要进行通信时,会将目的MAC地址设置成此虚假MAC地址导致无法正常通信。

ARP欺骗:ARP欺骗的原理和ARP攻击基本相同,但是效果不一样。ARP攻击最终的结果是导致网络中断,而ARP欺骗的最终结果是使得流量通过自身达到监控或控制的目的。

 

posted @ 2022-09-12 19:31  索罗大魔王  阅读(194)  评论(0编辑  收藏  举报