网络层协议介绍 ICMP协议与ARP协议

A_睿
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 一、网络层功能 

1.定义了基于逻辑地址

2.链接不同的媒介类型

3.选择数据通过网络的最佳路径

二、IP数据格式

1.协议字段

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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

    注：根据实际情况可变长，例如创建时间等 上层数据

 2.PC1和PC2通信

  • PC1先查看arp缓存表中是否有PC2的表项。
  • 没有表项会发送arp广播，查询192.168.1.2的mac地址
  • arp到达交换机，交换机会转发广播，所有机器都收到arp广播，但是只有PC2会回复，
  • PC2回复的是arp的报文，交换机无法分析，直接穿过。
  • PC1收到PC2的回复得到PC2的mac地址，完成数据封装。
  • 发送数据帧到交换机

三、ICMP协议介绍

Internet控制消息协议ICMP (Internet Control Message Protocol)是IP协议的辅助协议

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。

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。          

 tracert   经过多个路由（追踪）

1.ping 的 格式:

ping 空格  [选项]  

IP地址 ​ -l 指定数据包的 大小

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-t              一直ping   可以用ctrl+c退出
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-w             超时等待时间

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-n             指定ping 几次 

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排错思路，当你的 服务出了问题，网络

ping

  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（ 配合 找网络工程师）

四、ARP协议介绍

1.什么是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，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。

作用：

  • 检测IP地址冲突
  • 将IP地址转化成mac地址

2.ARP协议如何工作的

  • PC1想和PC2通信,由于没有mac地址所以无法发送书就包。
  • 先去看arp表项，arp在初始状态时
  • PC1就会发送arp广播，同一网段的用户就会收到arp广播，但是只有PC2回复
  • PC1根据PC2的回复将PC2的mac地址和IP地址填入自己的arp表中
  • 下次再次通信，直接封装数据包，不需要在发送arp广播

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