网络层协议
文章目录
- 一、网络层协议
-
- 2、IP数据包格式
- 二、ICMP协议
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- ICMP封装过程
- ARP协议（地址解析协议）
- arp攻击与欺骗
- 总结
一、网络层协议
2、IP数据包格式
版本号（4）指IP协议版本。并且通信双方使用的版本必须一致，目前我们使用的是IPv4。
首部长度（4）IP数据包的包头长度。
优先级与服务类型（8）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。
总长度（16）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（16）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字符中，保证分片不会被错误重组。标识字符用于标志一个数据包，以便接收节点可用重组被分片的数据包。
标志（3）和标识符一起传递，指数不可以被分片或最后一个分片是否发出。
段偏移量（13）在一个分片序列中如何将个分片连接起来，按什么顺序连接起来。
TTL生命周期（8）可用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（8）封装的上层哪个协议。 ICMP:1 TCP:6 UDP:17
首部校验和（16）这个字段只检验数据包的首部，不包括数据部分。这是因为数据包每经过一次路由器，都要重新计算一下首部校验和（因为一些字段如生存时间，标志，片偏移量等可能发生变化）
源地址（32）源IP地址，表示发送端的IP地址。
目标地址（32）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，可用和IP一起使用的选项有多项。例如，可输入创建该数据包的时间等
数据在可选项之后，就是上层数据。
二、ICMP协议
（internet控制报文协议）（ping命令）
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
ICMP协议属于网络层协议
ICMP封装过程
检查网络连通性时，ping命令是用的最多的
ping命令的用法：结合具体在什么场景使用什么选项
-t 在windows系统中，默认 情况下会发送4个ping包，如果在ping命令后加上参数“-t”，系统会一直不停地ping下去。
-a 显示主机名
-1 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，可用使用参数改变ping包的大小
tracert 命令
在命令行中输入tracert，并在后面加入一个IP地址，可以查询从本机到该IP地址所在的电脑要经过的路由器及其IP地址
ARP协议（地址解析协议）
将一个已知的IP地址解析成MAC地址
什么是ARP协议？
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层传输协议，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，而所以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地址转换成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地址转换成MAC地址，由此就出现了ARP协议，所有ARP协议在网络层被应用，它是网络层与数据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。
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
这张表包含IP地址到MAC地址的映射关系，表中记录了
ARP工作原理（结合交换机原理）
1、当PC1想发送数据给PC2， 首先在自己的本地ARP缓存表中检查主机PC2匹配的MAC地址
2、如果PC1缓存中没有找到响应的条目，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的所有主机。该帧中包括源主机PC1的IP、MAC地址，本地网络中的所有主机都接收到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地址与自已IP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PC1 (数据帧为单播)。
5、主机PC1收到PC2发挥的ARP回复消息，将PC2的IP和MAC地址添加至自已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
动态ARP表项老化:在一-段时间内(默认180s)如果表项中的ARP映射关系始终没有使用，则会被删除。通过及时删除不活跃表项，从而提升ARP响应效率。
arp攻击与欺骗
ARP攻击发送的是ARP应答，但是ARP应答中的MAC地址为虚假地址，所以在其他主机想要进行通信时，会将目的MAC地址设置成此虚假MAC地址导致无法正常通信。例如:如果希望被攻击主机无法访问互联网，就需要对网关发送或被攻击主机发送虚假的ARP应答。当网关接收到虚假的ARP应答更新ARP条目后，如果网关再发生数据给PC1时，就会发送到虚假的MAC地址导致通信故障。
此处可以举例说明，例如张三要给李四打电话，他首先要知道李四的电话号码，这时有人告诉他李四的电话号码是12345678 ( 不存在的号码)，于是张三就把电话打到12345678，这样就无法找到李四了。
ARP欺骗的原理和ARP攻击基本相同，但是效果不一样。ARP攻击最终的结果是导致网络中断，而ARP欺骗的最终结果是使得流量通过自身达到监控或控制的目的。
总结
本章学习了网络层IP数据包的格式及各个的作用，以及ICMP协议的原理和封装，以及ARP的原理，和ARP攻击与欺骗，