网络层的功能

定义了基于IP协议的逻辑地址 连接不同的媒介类型选择数据通过网络的最佳路径

IP数据包格式网络协议_理论

版本字段:版本(Version):该字段包含的是IP的版本号,4bit。目前的IP的版本为4(即IPv4).

首部长度(Header Length):该字段用于的表示IP数据包头长度,4bit。IP数据包头最短为20字节,但是其长度是可变的,具体长度取决于可选项字段的长度。

优先级与服务类型(Priority , Type of Service):该字段用于表示数据包的优先级和服务类型,8bit。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。 总长度(Total Length):该字段用以指示整个IP数据包的长度,16bit。最长的为65535字节,包括包头和上层数据。

标识符(Identification):该字段用以表示IP数据包的标识符,16bit。当IP对上层数据同一个数据进行分片,分配同一组编号,然后将这些编号放入标识符字段中,保证分片不会被错误的重组。

标志(Flags):标准字段,3bit。对当前的包不能进行分片,或当一个包被分片后,最后一个分片是否已发出。

段偏移量(Fragment Offset):该字段用于表示段偏移量,13bit。包含的信息是指在一个分片序列中如何将各分片重新连接起来。

TTL(Time to live):用于表示IP数据包的生命周期,8bit。一个数据包每经过一个路由器,TTL将减去1.当值为0时,该数据包将被丢弃。可以防止数据包在网络中无线循环,造成网络拥堵。

协议号(Protocol):协议字段,8bit。用以指示带IP数据包中封装的是哪一种协议,是TCP还是UDP,TCP的协议号是6,UDP的是17. 首部校验和(Header Checksum):该字段用于表示校验和,16bit。用来校验数据有没有被改动过。

源IP地址(Source IP Address):该字段表示数据包的源地址,32bit。 目标IP地址(Destination IPAddress):该字段用于表示数据包的目的地址,32bit。

可选项(Options):可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。可选项后就是上层数据。

ICMP协议(网际控制报文协议):用于检测网络是否通畅 ICMP是一个“错误侦测与回馈机制” 通过IP数据包封装的 用来发出错误控制的信息: 有时候会出ping不到目标地址,目标不可达 如果是有去无回,会提示timeout ICMP协议属于网络层协议 ICMP数据的封装过程 前面两层都在网络层进行的,ICMP数据加上ICMP头部组成ICMP报文 加上IP头部之后才会下到数据链路层 window系统中ping命令常用选项:

-t 参数会一直不停的执行

ping-a 参数可以显示主机名称

-i 参数可以设定ping包的大小

在linux系统下 为 :

-s-n 指定发送包的个数

-c -S 指定源IP去ping -I 跟踪路由路径命令:

WIN: tracert IP/域名 LINUX:traceroute IP/域名


广播与广播域

广播:将广播地址做为目的地址的数据帧

广播域:网络中能接收到同一个广播的所有节点的集合

广播地址为FF-FF-FF - FF-FF-FF

ARP协议:MAC地址解析协议:用于在同一局域网下根据IP地址获取MAC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。
  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请求中包含PC1的MAC地址和IP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. 交换机收到数据包后先进行学习,将PC1的MAC地址和对应接口口记在MAC地址表中,之后查找MAC地址表没有PC2的地址,广播做泛洪处理,除PC1外所有主机收到ARP 请求消息,所有主机会对照自己的IP地址,PC2对应上即进行单播方式回应,并将PC1的IP地址和MAC地址记录在自己的ARP表内,其他主机则丢弃消息。
  4. PC2回应的数据包,源IP与源MAC地址为自己的,目的IP与目的MAC地址为PC1的,经过交换机,交换机进行学习,将PC2的MAC地址与对应接口记录在MAC地址表中,再查询MAC地址表,目的MAC地址为PC1,发送给PC1,PC1收到数据,里面有PC2的MAC地址,记录到自己的ARP缓存表中,这时两台主机的ARP缓存表中都已经有对方的MAC地址与IP地址,两台主机已经可以实现单播通信。

小知识:

    windows系统中ARP命令:

    arp -a 查看ARP缓存表

    arp -d【IP】清除ARP缓存表

    arp -s IP MAC ARP静态绑定

    动态学习的ARP老化时间是120s,静态绑定的ARP条目则会在关机或重启后消失。


   华为系统中的ARP命令

    【Huawei】dis mac-address 查看MAC地址信息

    【Huawei】arp static 绑定ARP

    【Huawei】undo arp static 解绑定

                     reset arp all 清除MAC地址