CCNA lesson5.OSI 七层网络模型-4 网络层 layer3

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最主要的技术:
1.IP编址
2.路由功能

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mac是一个平面化的编址,没有结构化的划分.

2.mac就像人的姓名,但是不知道张三住在哪里
3.想要过滤流量,去应用一些策略都是比较复杂的.

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网络划分

为了解决以上问题,要对设备进行网络划分.进行层次化的管理.

like 家庭住址

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IP协议(IPv4版本)

3层所用来去实现这种结构化,层次化编址的协议:IP协议

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特点:

• 层次化结构化的编址(加入了家庭住址)
• 面向无连接的协议()

面向连接:源和目标在进行数据传输的之前,必须保证一定的连接状态.特点:开销高

面向非连接就不需要,不管对方的状态都直接发送. 有些应用不需要保证传输的可靠性.

• 进行数据包的划分:一个包一个包的传送
• 是一个尽力而为的转发(传输效率最高,但是不保证传输的可靠性)
• 没有数据恢复机制.

网络部分(network)like家庭住址
主机部分(host)like 名字

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为什么要用ip地址?

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不同网络之间的通信必须经过路由器来进行.
路由器实现的功能(routing)

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Routing and Router

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路由功能与路由器
路由器隔离广播域,永远不转发广播.
路由器拥有多个接口
路由器通过路由表来转发.

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路由器优化:

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路由器对传输的优化:
1.最优路径
2.负载均衡

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路由表

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IP 数据包报头

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ipv4报文头部.jpg

Ver.版本信息
Service Type:

QoS（Quality of Service，服务质量）指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力, 是网络的一种安全机制， 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。 在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。在RFC 3644上有对QoS的说明。

1byte = 8bit

第2行:用来分片标识的.
接口的mtu:

通信术语 最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小（以字节为单位）。最大传输单元这个参数通常与通信接口有关（网络接口卡、串口等）

如果IP层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片（fragmentation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU
Identification：发送端发送的IP数据包标识字段都是一个唯一值，该值在分片时被复制到每个片中。
R：保留未用。
DF：Don't Fragment，“不分片”位，如果将这一比特置1 ，IP层将不对数据报进行分片。
MF：More Fragment，“更多的片”，除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。

Fragment Offset：该片偏移原始数据包开始处的位置。偏移的字节数是该值乘以8。

TTL的作用是限制IP数据包在计算机网络中的存在的时间。TTL的最大值是255，TTL的一个推荐值是64。
虽然TTL从字面上翻译，是可以存活的时间，但实际上TTL是IP数据包在计算机网络中可以转发的最大跳数。
TTL字段由IP数据包的发送者设置，在IP数据包从源到目的的整个转发路径上，每经过一个路由器，路由器都会修改这个TTL字段值，具体的做法是把该TTL的值减1，然后再将IP包转发出去。如果在IP包到达目的IP之前，TTL减少为0，路由器将会丢弃收到的TTL=0的IP包并向IP包的发送者发送 ICMP time exceeded消息。
TTL的主要作用是避免IP包在网络中的无限循环和收发，节省了网络资源，并能使IP包的发送者能收到告警消息。
TTL 是由发送主机设置的，以防止数据包不断在IP互联网络上永不终止地循环。转发IP数据包时，要求路由器至少将 TTL 减小 1。
生存时间，就是一条域名解析记录在DNS服务器中的存留时间。当各地的DNS服务器接受到解析请求时，就会向域名指定的NS服务器(权威域名服务器）发出解析请求从而获得解析记录；在获得这个记录之后，记录会在DNS服务器(各地的缓存服务器，也叫递归域名服务器）中保存一段时间，这段时间内如果再接到这个域名的解析请求，DNS服务器将不再向NS服务器发出请求，而是直接返回刚才获得的记录；而这个记录在DNS服务器上保留的时间，就是TTL值。[1]

ttl.jpg

padding:填充字段

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IP地址格式:点分十进制表示法

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IP地址分类:

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分成5类:A.B.C.D(用来做主播?).E(保留的)
不同类有不同的网络部分.
为什么要这样规定?
A类(大型网络)有24位,2^24方台主机.
B类(中等网络)

能够标识主机数:(2^n)-2

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IP地址范围:

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127.0.0.1是回送地址，指本地机，一般用来测试使用。回送地址（127.x.x.x）是本机回送地址（Loopback Address），即主机IP堆栈内部的IP地址，主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回，不进行任何网络传输。
IP地址由两部分组成，即网络地址和主机地址。网络地址表示其属于互联网的哪一个网络，主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机。二者是主从关系。IP地址的四大类型标识的是网络中的某台主机。IPv4的地址长度为32位，共4个字节，但实际中我们用点分十进制记法。

IP地址根据网络号和主机号来分，分为A、B、C三类及特殊地址D、E。全0和全1的都保留不用。
A类：第一个字节为网络号，后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”，所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。
B类：前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。
C类：前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。

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保留地址:

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C类: 192.168.1.0 标识网络,不是主机标识.
主机部分:

• 全为0:网络地址
• 全为1:广播地址

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私有地址:

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所有人都可以使用但是不能出现在公共网络上的.

like两个人叫同一个名字.
一般,内网使用的是私有地址.在出口处做NAT转换

要真正了解NAT就必须先了解现在IP地址的适用情况，私有 IP 地址是指内部网络或主机的IP 地址，公有IP 地址是指在因特网上全球唯一的IP 地址。RFC 1918 为私有网络预留出了三个IP 地址块，如下：
A 类：10.0.0.0～10.255.255.255
B 类：172.16.0.0～172.31.255.255
C 类：192.168.0.0～192.168.255.255
上述三个范围内的地址不会在因特网上被分配，因此可以不必向ISP 或注册中心申请而在公司或企业内部自由使用。[1]

随着接入Internet的计算机数量的不断猛增，IP地址资源也就愈加显得捉襟见肘。事实上，除了中国教育和科研计算机网（CERNET）外，一般用户几乎申请不到整段的C类IP地址。在其他ISP那里，即使是拥有几百台计算机的大型局域网用户，当他们申请IP地址时，所分配的地址也不过只有几个或十几个IP地址。显然，这样少的IP地址根本无法满足网络用户的需求，于是也就产生了NAT技术。
虽然NAT可以借助于某些代理服务器来实现，但考虑到运算成本和网络性能，很多时候都是在路由器上来实现的。

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DHCP:

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DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作， 主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段，

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DNS:

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DNS（Domain Name System，域名系统），因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。

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ARP:

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地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址

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ARP表:

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ARP攻击就是通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，攻击者只要持续不断的发出伪造的ARP响应包就能更改目标主机ARP缓存中的IP-MAC条目，造成网络中断或中间人攻击。

ARP攻击:

ARP攻击主要是存在于局域网网络中，局域网中若有一台计算机感染ARP木马，则感染该ARP木马的系统将会试图通过“ARP欺骗”手段截获所在网络内其它计算机的通信信息，并因此造成网内其它计算机的通信故障。

攻击者向电脑A发送一个伪造的ARP响应，告诉电脑A：电脑B的IP地址192.168.0.2对应的MAC地址是00-aa-00-62-c6-03，电脑A信以为真，将这个对应关系写入自己的ARP缓存表中，以后发送数据时，将本应该发往电脑B的数据发送给了攻击者。同样的，攻击者向电脑B也发送一个伪造的ARP响应，告诉电脑B：电脑A的IP地址192.168.0.1对应的MAC地址是00-aa-00-62-c6-03，电脑B也会将数据发送给攻击者。

至此攻击者就控制了电脑A和电脑B之间的流量，他可以选择被动地监测流量，获取密码和其他涉密信息，也可以伪造数据，改变电脑A和电脑B之间的通信内容。

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ICMP协议:

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ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

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ICMP常用类型1