网络层协议

合集 - 网络(9)

1.计算机网络基础及网络参考模型2023-10-132.进制转换2023-10-133.IP地址与子网划分2023-10-154.VLAN（虚拟局域网技术）2023-10-185.网络层协议2023-10-226.传输层协议2023-10-227.单臂路由与三层交换机2023-10-228.数据链路层设备2023-10-22

9.网络层协议2023-10-22

收起

目录

• 网络层协议
  • 1. 网络层功能
  • 2. IP数据包格式
  • 3. ICMP协议
    • 3.1 为什么需要用ICMP协议？
    • 3.2 ping命令
    • 3.3 ping的类型和状态码
    • 3.4 tracert命令
    • 3.5 冲突域
    • 3.6 广播域
  • 4. ARP协议
    • 4.1 为什么需要用ARP协议？
    • 4.2 什么是ARP协议？
    • 4.3 ARP协议的工作原理

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网络层协议

1. 网络层功能

最佳路径选择

2. IP数据包格式

版本（4bit）：指IP协议版本；使用IPv4，还是IPv6；0100表示为（4）

首部长度（4bit）：指IP头部的长度（不包含数据），范围为0000 - 1111

优先级与服务类型（8bit）：指数据包的优先级和服务类型；优先级指主机处理数据包的先后程度；服务类型定义了如何处理数据，一般是空缺项

总长度（16位）：IP数据包的总长度，包含IP头部、TCP/UDP头部和数据长度

标识符（16位）：在数据传输时，比如有网页、音乐、游戏三个数据需要发送，标识符的作用就是将这三中数据进行标识，比如将网页数据标识为1，音乐数据标识为2，游戏数据标识为3，这样再到达节点时，保证数据不会被弄混。所以，标识符的作用是将传输层数据段进行分片，从而区别数据

标志（3位）：和标识符一起传递，作用是标志该数据包是否传完

段偏移量（13位）：一个数据片需要分片，指明这个分片距离原始数据开始的位置，作用是重组数据

TTL（8位）：因为网络层是路由选择，当网络为死循环架构时，该数据会走不出去，会导致网络通信，网络很卡；TTL的作用是防止数据报在网络中无限循环的转发下去，每经过一个三层设备，TTL的值-1，当TTL值为0时，该数据报会被丢弃，TTL的范围是0-255；windows的TTL：128左右，linux的TTL：64左右，所以通过TTL的返回值可以确定系统类型

协议号（8位）：封装的是上层哪个协议，ICMP：1，TCP：6，UDP：7

首部校验和（16位）：和mac网卡的校验作用类似，检验首部校验和前面字段是否有问题，如果有问题，该数据会被丢弃

源IP地址（32位）：源IP地址，表示发送端的IP地址

目的IP地址（32位）：目的IP地址，表示接收端的IP地址

可选项（大小不固定）：例如：可以规定不能访问什么网页，创建该数据包的时间

数据：真实数据

3. ICMP协议

3.1 为什么需要用ICMP协议？

它是一个错误侦测与回馈机制，用来发送错误和控制信息，它是通过IP数据报封装的，它是网络层协议

3.2 ping命令

ping是网络设备、windows、Unix和Linux平台上的一个命令，是一个小巧而实用的应用程序，该应用基于ICMP协议，作用是检测目的节点的网络双向可达性

ping命令的选项

-t：长ping

-l：指定每个发送数据包的大小

-w：超时等待时间

-n（num）：指定ping几次

crtl+c：停止ping

例如：长ping百度，每一个数据包为1600，ping6次，如果ping不通，指定超时等待时间为2s

ping -t -l 1600 -n 6 -w 2 www.baidu.com

注意事项

ping的通一定通

ping不通不一定网络不通

3.3 ping的类型和状态码

Type（类型）	Code（状态码）	含义
0	0	Echo Reply（回复包）
8	0	Echo Request（请求包）
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（该端口拒绝请求）
11	0	超时

3.4 tracert命令

tracert 路由跟踪命令

tracert IP地址

例如：tracert 127.0.0.1

3.5 冲突域

两台设备同时发送数据时，它们互相干扰，那么它们就处在同一个冲突域

3.6 广播域

一台主机发送广播，所有能收到消息的主机都是在同一个广播域中

交换机：所有端口默认在同一个广播域中

路由器：每一个端口都是一个独立的广播域

4. ARP协议

4.1 为什么需要用ARP协议？

因为网络层是IP地址通信，数据链路层是通过MAC地址通信，那么就需要将IP地址转化成MAC地址，所以会产生了ARP协议：将IP地址转化成mac地址；RARP协议：将mac地址转化成IP地址

局域网中主机通信：IP地址、MAC地址

4.2 什么是ARP协议？

作用① 将IP地址转化成MAC地址

作用② 检测地址是否冲突

ARP协议是第一个启动的协议，没有ARP协议，就无法将IP地址转化成MAC地址

4.3 ARP协议的工作原理

pc1发送数据给pc2，首先查看pc1的ARP缓存表有没有pc2的MAC地址

如果没有，pc1发送ARP（广播）请求消息

所有同一广播域的主机收到ARP请求消息

pc2回复ARP应答（单播），其他主机丢弃

pc1将pc2的MAC地址保存在pc1的ARP缓存表中，然后pc1发送数据给pc2

ARP缓存表类似于交换机的mac表，每隔一段时间刷新缓存表

缓存表的内容是IP地址，MAC地址和类型（动态MAC，静态MAC）

华为定义：ARP是没有源IP地址（Source）和目的IP地址（Destination）的说法，而是叫发送方IP地址和接收方的IP地址，因为ARP是介于网络层和数据链路层之间的协议