IP协议，ARP协议

IP协议，ARP协议

       这两个协议处于同一层，ARP协议用来找到目的主机以太网卡的mac地址，IP承载发送的信息。链路层从IP得到要传输的数据，从ARP得到要传输的数据的信息。

       IP协议是TCP/IP协议中最为核心的协议。所有的TCP，UDP，ICMP，IGMP都以IP数据报传输，提供不可靠、无连接的数据传输服务。不可靠：不能保证IP数据报成功到达目的地，IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误，如某路由器用完缓冲区，IP有一个简单的错误处理方法，丢弃数据包，然后发送ICMP消息给信源端。无连接：IP并不维护任何关于后续数据报状态信息，每个数据包的处理都是相互独立的，IP数据报可不按顺序接收。

IP数据报格式

16位数据总长度包括头部和数据部分，最大到65535,16位标识：每一个独立IP数据报都会有一个相同的标识，分片时候起作用，标识相同就放在一起重组，8位生存时间（TTL），逐跳减一，规定数据报在经过多少路由后才被丢弃（不保证数据被送达），ip数据报没穿过一个路由器，该数据报的TTL数值就会减一，ttl为零时自动丢弃，字段最大值为255，也就是说一个IP包在路由器里面穿行255次就被丢弃。16位首部检验和检验包是否损坏。

IP选项

IPs首部20~69字节，有20字节放选项：记录路径，时间戳，宽松/严格源站路由。

IP路由选择

当一个IP数据报准备好后，IP如何将数据报送到目的地，它是怎么选择一个合适的路径来送货的呢？

主机通过若干个路由器和目的主机相连，那么路由器就通过ip包信息来为ip包选择一个合适的路径传递，包括主机和路由器。他们将通过如下方式处理某个ip数据包。

1：搜索路由表，优先匹配主机，如果能找到和目标ip完全一致的目的主机，则将该报发往目的主机。

2：搜索路由表，如果匹配主机失败，则匹配同子网的路由器，需要结合子网掩码，如果匹配到路由器，则将该报发往路由器。

3：搜索路由表，如果匹配子网失败，则匹配同网号的路由器，如果找到路由器，则将数据报发往路由器。

4：搜索路由表，如果以上都失败，就搜素默认路由表，如果默认路由存在就发包。

子网寻址

IP地址定义的是网络号+主机号，但是所有的主机都要求子网编址，把主机号细分成子网号+主机号，所以ip=网络号+子网号+主机号，一个ip地址200.12.102.122，前两部分为网络号，然后是子网号，最后是主机号。掩码区分哪一部分为主机号，哪一部分为网络号，子网掩码是32bit二进制数字序列，形式为一连串1和一连串的0，例如255.255.255.0(二进制就是11111111.11111111.11111111.00000000)，因为子网掩码后8位为0，所以主机号就是ip地址的后8个bit，就是122，剩下的就是子网号码102。

ARP协议

在链路层的以太网协议中，每个数据报都有一个mac地址，每块以太网卡都有一个IP地址且这个地址是唯一的，ARP协议工作就是让IP数据报知道这个mac地址，ARP用来解析IP到mac的映射。

当一台主机把以太网数据帧发到同一局域网的另一台主机，是根据这个48bit的mac以太网地址确认目的端口，真正转发包物理网卡一定要知道mac地址，设备驱动程序从不检查IP数据报中IP地址（逻辑地址）。地址解析为这两种不同的地址形式提供映射。

ARP协议是一种解析协议，本来主机完全不知道这个IP对应哪个主机的哪个接口，当主机要发送一个IP数据报时，首先要检查自己的arp高速缓存（IP-MAC地址映射表），如果查询的IP-MAC不存在，那么主机就向网络发送ARP协议广播包，包里含待查询的IP地址，而而接收到这个包的主机都会查询自己的 IP地址，如果某主机发现自己符合条件，就发送一个包含自己mac地址的arp包给发送arp广播的主机，而广播主机拿到这个arp包后会更新自己的缓存（IP—MAC映射），发送广播的主机就会利用新的ARP缓存准备链路层的数据发送工作。

图4-2，输入主机名解析IP地址，然后是TCP和IP，ARP对局域网做一个广播，所有的以太网驱动，都会受到ARP广播，当其中一个PC是要请求的IP，这个PC的以太网驱动的ARP对ARP请求做一个回应，告诉发起方IP请求pc的mac是什么，有了这个映射后就会发送数据报到以太网送给接收方。从上到下ARP解析，有了mac地址后才发包。

命令arp    -a查看arp缓存信息。