跟我一起进入——网络层

本章结构
1.ip数据包格式
2.ICMP协议介绍
3.ARP协议介绍
4.ARP攻击原理

1. 网络层功能

1.定义了基于IP协议的逻辑地址

2.连接不同的媒介类型

3.选择数据通过网络的最佳路径（eg：导航）

2. ip数据包格式

IP数据包格式：(分为20字节的固定部分,表示每个ip数据包必须包含的部分,和40字节的可变长部分）
**版本号(4bit)：**指IP协议版本。并且通信双方使用的版本必须一效，目前我们使用的是IPv4，表示为0100
首部长度（4b）： IP数据包的包头长度
优先级与服务类型(8b)：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，用于实现Qos（服务质量）的要求。
注:定义IP数据包是否优先传送
总长度(16b)： 定义IP数据包的总长度,最长为65535字节,包括包头和数据。
注：ip头部 数据段可能是20B，也有可能更多，总长度加上数据段长度，最长为65535.
标识符(16b)： 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(3b)： 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。
段偏移量（13b)： 在一个分片序列中如何将各分片连接起来,按什么顺序连接起米
TTL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。
协议号（8b）： 封装的上屋哪个协议。ICMP:1 TCP:6 UDP:17
首部校验和(16 b)： 数据每经过一次路由器，都要重算首部校验和，以确保数据完整性，没有出错。
Eg：主机a与主机b在传送的过程中，有可能数据被截获，如果没有校验和那么有可能数据是不完整的；每次经过路由器经过首部校验和看是否正确，如果正确说明数据是完整的，不正确就说明丢数据了。（每次打包都要校验，这样才能确保数据完整传输）
源地址(32b）: 源ip地址,表示发送端的IP地址
目标地址(32b): 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。

3. ICMP协议

**ICMP是一个“错误侦测与回馈机制”**

1.通过ip数据包封装
 2.用来发送错误和控制消息

ICMP协议功能：作为网络管理员，必须知道网络设备之问的连接状况，因此就需要有一种机制来侦测或通知网络设备之间可能发生的各种各样的情况，这就是ICMP协议的作用。
ICMP 协议(Internet Control Message Protocol)的全称是"Internet控制消息协议"，主要用于在IP网络中发送控制消息,提供可能发生在通信环境中的各种问题的反馈。通过这些反馈信息管理员就可以对所发生的问题做出判断，然后采取适当的措施去解决。（控制报文协议）
ICMP报文有两种类型:差错报告报文和查询报文。
哪里使用到了ICMP协议–ping命令和traceroute/tracert (windows使用）命令。
在检查网络连通性时， ping命令是用得最多的。
当我们ping一台主机时,本地计算机发出的就是一个典型的ICMP数据包，用来测试两台主机是否能够顺利连通。ping 命令（作用）能够检测两台设备之间的双向连通性，（检测机器是否存活）即数据包能够到达对端，并能够返回。
扩展
ping不通的几种情况
1、当主机有一个默认网关时，如果他ping其他网段的地址，到不了的话，显示
的是request timeout (此时他把icmp包发给网关，至于后面的事他就不管，如果没有包回应，就显示request timeout【请求超时】)
2、当一个主机没有默认网关时或者配置了网关但是和网关不通时，如果他ping
其他网段的地址，显示的是Destinationhost unreachable(此时他发送arp请求包请求网关的mac地址 没请求到)
3、当一个路由器ping他路由表中没有的地址时，显示的是request timeout
（此时不发任何包）(当路由器ping一个路由表中存在地址时，如果没有回应，则显示的也是 reuqest timeout(此时发送arp请求包，请求目标ip的mac地址)。
**所有的网络如果出错时，你要证明不是你的问题，ping时 从 网关 出去 就用 cmd、tracert www.bai.du.com用来(追踪ip)来排查错误**

3.1 ping命令

Ping+回车 ：可以查看所有的ping里面的内容

Ping百度ping不通时，怎么办？？
1.ping www.baidu.com
2.在tracert www.bai.du.com用来(追踪ip)来排查错误

4. ARP协议概述

4.1 什么是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地址的，是一个在网络协议包中极其重要的网络传输协议，它与网卡有着极其密切的关系，在TCP/IP分层结构中，把ARP划分为网络层，为什么呢，因为在网络层看来，源主机与目标主机是通过、IP地址进行识别的，而所有的数据传输又依赖网卡底层硬件，即链路层，那么就需要将这些IP地址转换为链路层可以识别的东西，在所有的链路中都有着自己的一套寻址机制，如在以太网中使用MAc地址进行寻址，以标识不同的主机，那么就需要有一个协议将IP地址转换为MAc地址，由此就出现了ARP协议，所有ARP协议在网络层被应用，它是网络层与链路层连接的重要枢纽，每当有一个数据要发送的时候都需要在通过ARP协议将IP地址转换成MAc地址，在IP层及其以上的层次看来，他们只标识IP地址，从不跟硬件打交道。

4.2 ARP协议是如何工作

arp协议如何工作的？
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,我们一股使用默认即可。

4.3 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请求消息中包括ec1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)。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。
3.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。

1.有进行单播通信，没有就广播
2.所有主机接收到之后，pc2以单播的方式应答pc1，其他的主机进行丢弃
3.1将2的Mac地址保存到缓存中，发送数据

4.2 ARP攻击和欺骗

Pc2要欺骗pc1的内容：pc2通过交换机，解析出pc1的ip地址并模仿pc1的ip地址给交换机发送虚假信息，但此时发送的是自己的mac地址，当pc1返还内容时先过交换机，交换机根据Mac地址找寻服务器，但此时交换机知道的pc2的Mac地址，交换机把消息先发给pc2，pc2在模拟网关发给pc1.
ARP欺骗：是传虚假信息，监控和控制；
ARP攻击：pc2直接断网，pc1直接收不到；

本机缓存是有生存期，默认ARP缓存表的有效期是120s
默认动态ARP表老化：180s

总结
网络层各项功能和IP数据包的格式
ICMP的作用及ping命令
ARP的概述