第四章&第五章 网络层
作者：xuan97916
1、功能：根据目标IP地址，为数据包选择最佳的转发路径
2、路由器工作在网络层（根据目标ip地址转发数据）
3、IP地址
32位二进制，分成4段
1111 1111.1111 1111.1111 1111.1111 1111
二进制 十进制
0 0
1 1
10 2
100 4
1000 8
10000 16
10000000 128
11000000 192
11100000 224
11110000 240
11111000 248
11111100 252
11111110 254
11111111 255
4、网段合并：
十进位数能被2整除的（合并两个网段），二进制最后一位是0，十进制能被4整除
全零的ip地址不能给计算机用，全1 的ip地址用来发广播
子网掩码的作用：将某ip地址划分为主机地址和网络地址两部分
算子网掩码是按照自己的子网掩码和目标地址进行对比
5、IP地址的分类
A类地址：ip地址最高位为0（即第一字段为1-126），126.255.255.255（255.0.0.0）
B类地址：ip地址前两位为10（128-191），191.255.255.255（255.255.0.0）
C类地址：ip地址前三位为110（192-223），192..255.255.255(255.255,255.0)
D类多播地址：前四位为1110（224-239），没有子网掩码，只能用于目标地址
E类地址：前五位为11110，
A：1-126 127.0.0.0保留网段
B：128-191
C：192-223
D：224-239 多播地址（流媒体广播） 只能作为目标地址
E：240-254 测试用地址
6、特殊地址：
(1) 127.0.0.1 本地环回地址，指本机地址 只要有tcp/ip协议就可以工作 访问本机共享资源只能访问127.0.0.1
（2）主机位全0的地址，特指某个网段
（3）主机为全1的地址，特指该网段的全部主机（广播地址）
（4）169.254.0.0 微软自动获得的ip地址（当DHCP分配不合法时， 临时地址）
（5）0.0.0.0：如果计算机的ip地址和网络中的其他地址冲突，命令看到的就是0.0.0.0，子网掩码也是0.0.0.0
（6）255.255.255.255 广播地址
Ip地址如果已经被占用则无法使用
公网地址与私网地址
公网地址：全球同一规划的ip地址
私网地址：保留在内网的计算机使用（节省公网地址）
保留了一个A类地址：10.0.0.0（255.0.0.0）
保留了16个B类地址172.16.0.0（255.255.0.0）~172.31.0.0（255.255.0.0）
保留了256个C类地址：192.168.0.0（255.255.255.0）~192.168.255.0（255.255.255.0）
NAT/PAT（网络/端口地址转换技术）：到达路由器之后需要修改目标ip数据（端口地址）来达到源主机
优点:节省IP地址，内网安全
缺点：转换需要时间，比较耗时，消耗路由器性能
划分子网：确认每个子网的掩码，确认每一个子网第一个能用的和最后一个能用的ip地址（主机位全0全1 不能给计算机用）
第六章 路由
6.1 概念
网络层功能：负责选择最佳转发路径（路由器），面向无连接
路由：不同网段转发数据包
6.2 网络畅通的条件：数据包有去有回（沿途的所有路由器必须均有到目标网段和发送网
段的路由）
6.3 配置静态路由
路由器直连的网段不需要配置路由表
查看路由表的命令（GNS3）：
Router#showip route
Router#configterminal （全局配置模式）
Router（config）#ip route 172.16.2.0 255.255.255.0（到达的网段） 172.16.3.2（下一跳）
6.4路由汇总
汇总条件：ip地址连续
如果出现例外，可以单独写出来（先进行精确适配，再模糊适配）
最大的网段为: 0.0.0.0 (0.0.0.0)
6.5 无类域间路由（CIDR）
看数值最小的网段的最后两位能不能被4（或者2）整除，对应子网掩码移动2位（或1位）
6.6 默认路由
优先级最低
E.g.对于B：0.0.0.0 .0.0.0.0 10.2.0.1
对于D：0.0.0.00.0.0.0 10.3.0.1
对于C：10.1.0.0/24 10.2.0.2
10.4.0.0 /24 10.3.0.2
0.0.0.0 0.0.0.0 10.5.0.1
对于A：10.1.0.0 /24 10.5.0.2
10.2.0.0/24 10.5.0.2
10.3.0.0/24 10.5.0.2
10.4.0.0/24 10.5.0.2
0.0.0.00.0.0.0 20.2.1.1
对于环状网络，需要添加两侧的路由，使得往返数据包路程最短
对于使用默认路由对无效地址的往复转发，通过TTL来控制转发次数，当TTL耗尽时，无效数据包被丢弃
6.7 计算机上的路由表
在cmd中输入route print查看路由表
在计算机上添加路由表：
route add 目标网段 mask 子网掩码 下一跳 -p（永久路由）
6.8 动态路由协议
所有的动态路由协议都是ip协议
6.8.1rip协议（rotuing informationprotocol）
特点：
1、周期性通告路由信息（30s）隔一段时间没有收到通告的路由信息，则从路由表中删除
2、选择最佳路径的标准是跳数（度量值），最大跳数为15跳，16跳认为不可到达
3、配置动态路由协议：route rip，使用network+ip地址进行rip配置
删除路由配置：no route rip
6.8.2 ospf协议
4、ripv1与ripv2
Ripv1只支持等长子网划分，在传输时不带有子网掩码信息，而是通过自己的子网掩码来推断通告的子网掩码信息，使用广播通讯
Ripv2支持变长子网划分，使用多播通讯224.0.0.9
一个UDP包最多25个路由
6.8.2ospf协议（开放式最短路径优先协议）
1、 三张表：邻居表（Hello数据包）具有周期性
链路状态表 ：互相交换邻居表构成一张大表（地图）
路由表 ：由链路状态表计算
2、Ospf选择路径的度量值是带宽
3、ospf支持多区域（区域内的路由器由区域边界路由器通告）
//rip协议15跳最大，16跳为不可到达
152页rip协议，由已知的路由表收到更新后写出新的路由信息
NAT PAT技术 私网地址访问internet 需要配置NAT
INTERNET需要访问
Ip协议：选择转发最佳路径 rip、ospf协议
第七章 网络层协议
7.1 ARP协议
功能：发广播将本网段（包括网关）Ip地址解析出MAC地址
范围:以太网中使用，因为在ppp协议中不需要mac地址
ARP欺骗：当A计算机解析网关地址时，网关响应，同时恶意计算机B也响应，并
将网关的地址写成自己的，由于广播不验证正确与否，所以A计算机就
认为B计算级的MAC地址是网关，B便可捕获流量等内容
应用：P2P终结者、网络执法官
7.2 ICMP协议*（（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议）
功能：测试网络畅通性，返回错误报告
报文类型：请求报文、响应报文、错误报告报文
Cmd命令：
ping ：TTL是跳数或者生存时间（过了多少个路由器）win默认128，linux为64
pathping ：跟踪数据包并统计丢包率 当出现***时则为路由器不许通过ICMP数
据包
tracert 跟踪数据包的路径，不统计丢包率
7.3 IGMP协议 INTERNET组播管理协议
功能：主要用于音视频的服务，统计多播组的数量和具体信息，并告 诉路由器自己的多播组
7.3.1 计算机通讯方式
单播：源地址和目标地址明确
多播（组播） ：某个多播地址可以为某一分组发送多播数据包
广播：255.255.255.255
7.4 网络层首部
网络层功能由网络层首部实现
版本：占4位，指明了ip协议的版本
首部长度：占4位，一个二进制表示4
区分服务:QoS
标识：一个包中不同的分片具有相同的标识
标记：如果其后面还有分片，则flags=1，否则则为0
片偏移：字节为包中的第多少个字节
生存时间：每过一个路由器TTL减1
协议：指明传输层协议 TCP（6）、UDP（1）
7.5 ×××
7.5.1NAT（网络地址转换）
私网地址转换为公网地址再发送出去，节省ip地址。
内网使用私有网络，通过在有公网地址的设备做端口映射就可以直接访问内网服务器
NAT可以端口映射：内网使用私有网段，通过在公网设备上的端口映射，可以访问到内网服务器
在开放的网络里通过加密和身份验证来实现内网的可靠访问
