IP数据包格式
网络层的功能
- 定义了基于IP协议的逻辑地址，就是IP地址
- 连接不同的媒介类型
- 选择数据通过网络的最佳路径，完成逻辑地址寻址
协议字段
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（IPv4、IPv6）。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
- 首部长度（4bit）：IP数据包的包头长度（IP包的长度，不包括数据）
- 优先级与服务类型（8bit）：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，用于实现 QoS（服务质量）的要求。（数据拥堵时，通过此字段判断先走还是后走）
- 总长度（16bit）：IP数据包的总长度，最长为 65535 字节，包括包头和数据。
- 标识符（16bit）：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.（较大的数据拆分成多段标记的序号，以便接收节点重组）
- 标志（3bit）：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。（数据很小，不需要分片。或者标记最后一个分片。）
- 段偏移量（13bit）：在一个分片序列中如何将各分片连接起来，按什么顺序连接起来。
- TTL（time to live）生命周期（8bit）：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（防止数据找不到目标而无限转发下去，设定了能转发的次数。）
- 协议号（8bit）：封装的上层哪个协议（上层用哪个协议传输的数据。ICMP:1、TCP:6、UDP:17 ）
- 首部校验和（16bit）：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，如生存周期、标志、片偏移等可能发生变化）
- 源地址（32bit）：源ip地址，表示发送端的IP地址
- 目标地址（32bit）：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（根据实际情况可变长，例如创建时间等）
ICMP协议介绍
ICMP是一个错误侦测与回馈机制，通过IP数据包封装的，用来发送错误和控制信息。
icmp作用：检测网络的双向联通性
功能Ping
Ping是网络设备、Windows、Unix和Linux平台上的一 个命令，其实是一个小巧而实用的应用程序，该应用基 于ICMP协议。 Ping常用于探测到达目的节点的网络可达性。
ping选项
长ping：-t（不使用长ping，只会ping四次）CTRL+C停止
将地址解析为主机名：-a
发送缓冲区大小：-l size
指定ping的次数：-n
超时等待时间：-w
显示帮助命令：ping --help
IP地址经过几个设备追踪问题：tracert（win）/traceroute（linux）
显示自己IP地址：ipconfig
tips：ping的通，一定通；ping不通，不一定网络不通。
使用ping排查顺序：
- ping 自己 127.0.0.1 硬件
- 看双方地址是否有问题
- 看网关是否有问题
- 防火墙策略是否有问题
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。
ARP协议介绍
ARP协议功能
- 将一个已知的IP地址解析成MAC地址
- 重复地址检测，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。
ARP请求报文
ARP工作原理
- PC1想发送数据给PC2， 会先检查自己的ARP缓存表，只在终端设备上。
- 如果发现要查找的MAC地址不在表中，就会发送一个 ARP请求广播，用于发现目的地的MAC地址。 ARP请求消息中包括PC1的IP地址和MAC地址以及PC2的 IP地址和目的MAC地址(此时为广播MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF)
- 交换机收到广播后做泛洪处理，除PC1外所有主机收到 ARP请求消息，PC2以单播方式发送ARP应答， 并在自 己的ARP表中缓存PC1的IP地址和MAC地址的对应关系， 而其他主机则丢弃这个ARP请求消息。
- PC1在自己的ARP表中添加PC2的IP地址和MAC地址 的对应关系，以单播方式与PC2通信。
windows当中如何查看arp缓存表（静态arp和动态 arp）
- 查看arp缓存表 ：arp -a
- 不加IP清除所有 ：arp -d
- 加IP只删除改IP ：arp -d [IP]
- 删除arp静态绑定：arp -s IP MAC
动态ARP表项老化：在一段时间内（默认120s）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。
总结
ping选项:
| ping选项 | 作用 |
|---|---|
| -t | 长ping |
| -a | 将地址解析为主机名 |
| -l size | 发送缓冲区大小 |
| -w | 超时等待时间 |
| -n | 指定ping几次 |
| --help | 显示帮助命令 |
| tracert（win）/traceroute（linux） | IP地址经过几个设备追踪问题 |
| ipconfig | 显示自己IP地址 |
ARP协议功能：
- 将一个已知的IP地址解析成MAC地址
- 重复地址检测，检测地址冲突
ARP工作原理（简化）：
- PC1发送数据给PC2，查看缓存有没有PC2的MAC地址。
- PC1发送ARP请求消息（广播）。
- 所有主机收到ARP请求消息，PC2回复ARP应答（单播），其他主机丢弃。
- PC1将PC2的MAC地址保存到缓存中，发送数据。
windows当中如何查看arp缓存表：
| 选项 | 作用 |
|---|---|
| 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 |
