网络层协议介绍

网络层协议介绍

文章目录

  • 网络层协议介绍
    • 一、网络层的功能
    • 二、IP数据包的格式
      • 1、协议字段
      • 2、ICMP协议(Internet控制报文协议)
      • 3、ICMP协议的封装
      • 4、ping命令的用法:结合具体在什么场景使用什么选项
      • 5、ARP协议概述
        • 5.1局域网中主机的通信
        • 5.2什么是ARP协议
        • 5.3IP地址解析为MAC地址——ARP工作原理
        • 5.4精简版ARP工作原理:
      • 6、ARP工作原理

一、网络层的功能

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

二、IP数据包的格式

1、协议字段

网络层协议介绍_第1张图片

版本:指IP协议版本,我们目前使用的就是IPv4,表示为0100

首部长度:IP数据包的包头长度

优先级与服务类型:该字段用于表示数据包的优先级和服务类型。通过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。比方说双11,淘宝肯定优先推送热销产品,例如衣服,而冷门的东西如铁铲,就会降低优先级,主要因为当天访问量太大。

总长度:定义IP数据包的总长度,最长为65535字节,包括包头和数据。

标识符: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: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:在一个分片序列中如何将各分片连接起来,按什么顺序连接起来

TTL: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:封装上层哪个协议,ICMP:1 TCP:6 UDP:17

首部校验和:这个字段只检验数据的首部,不包括数据部分。这是因为数据报每经过一次路由器,都要重新计算一下首部校验和

源地址:源IP地址,表示发送端的IP地址

目标地址:目标IP地址,表示收端的IP地址

可选项:选项字段根据实际情况课变长,可以和IP一起使用的选项有多个。例如可以输入创建该数据包的时间等。

2、ICMP协议(Internet控制报文协议)

ICMP是一个“错误侦测与回馈机制”

通过IP数据包封装的

用来发送错误和控制消息

3、ICMP协议的封装

ICMP协议属于网络层协议

ICMP数据的封装网络层协议介绍_第2张图片过程

4、ping命令的用法:结合具体在什么场景使用什么选项

-t 在Windows 操作系统中,默认情况下发送4个ping包,如果在命令后面加上参数“-t”,系统将会一直不停ping下去

-a 显示主机名

-l 一般情况下,ping包的大小为32字节,有时为了检测大数据包的通过情况,可以使用参数改变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

5、ARP协议概述

5.1局域网中主机的通信

IP地址与MAC地址

5.2什么是ARP协议

Address Resolution Protocol,地址解析协议

将一个已知的IP地址解析成MAC地址

5.3IP地址解析为MAC地址——ARP工作原理

(1)当PC1发送数据给PC2 ,首先在自己本地ARP缓存表中检查主机PC2匹配的MAC地址

(2)如果PC1缓存中没有找到相应的条目,它将询问主机PC2的MAC地址,从而将ARP请求帧广播到本地网络所有主机。该帧中包括源主机PC1的IP地址、MAC地址,本地网络中的所有主机都能接受到ARP请求,并且检查是否与自己的IP地址相匹配。如果发现请求中IP地址与自己IP地址不匹配,则丢弃ARP请求。

(3)主机PC2确定ARP请求中得IP地址与自己的IP地址匹配,则将主机PC1的地址和MAC地址添加到本地缓存表中。

(4)主机PC2将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机(数据帧为单播)

(5)主机PC1收到PC2发回的ARP回复消息,将PC2的IP和MAC地址添加至自己ARP缓存表中,本机缓存是有生存期的,默认ARP缓存表有效期120s,当超过该有效期后,则将重复上面过程。主机PC2的MAC地址一旦确定,主机PC1就能向主机PC2发送IP信息

网络层协议介绍_第3张图片

5.4精简版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PC1的IP地址和MAC地址以及PC2的IP地址和目的MA地址

3、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以及单播方式发送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。

4、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。

Windows当中如何查看ARP缓存表(静态ARP和动态ARP)

ARP -a 查看ARP缓存表

ARP -d【IP】 删除ARP缓存表

ARP -s IP MAC 删除ARP静态绑定

6、ARP工作原理

网络层协议介绍_第4张图片

网络层协议介绍_第5张图片

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