IP数据包格式

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网络层功能

  • 定义了基础IP协议的逻辑地址 ，就是ip地址
  • 连接不同的媒介类型
  • 选择数据通过网络最佳类型，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，表示每个数据包必须包含的部分，和40字节的可变部分）

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  • 版本号（4bit):指的是ip协议版本，双方通信使用版本必须一致，目前运维大部分是ipv4，十进制表示为 4， 二进制为 0100

  • 首部长度（4）ip数据包包头长度（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

ICMP协议

nternet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。

ping 的 格式

ping  空格    IP地址  [选项]   
​
-l  指定数据包的 大小

image.png ping是网络设备，Windows，Unix和Linux平台上的一个命令，该功能基于ICMP协议

ping的选项

显示自己 IP地址 ipconfig ping --help 显示帮助命令 -t 长ping -l size 发送缓冲区大小。 -w 超时等待时间 -n 指定ping 几次

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

arp的工作原理

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 ARP工作原理:

  1. 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

2.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)

3.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。

  1. 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。

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