网络层协议介绍

目录

一、IP数据格式

   1.网络层的功能

   2、IP数据包格式

二、ICMP协议介绍

 三、广播域

四、ARP协议

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一、IP数据格式

   1.网络层的功能

•  定义了基于IP协议的逻辑地址，就是IP地址
•  连接不同的媒介类型
•  选择数据通过网络的最佳路径，完成逻辑地址寻址

   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致，目前我们使用的是IPv4，表示为0100

• 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）：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（3）：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(完整)

• 段偏移量（13）：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 0-255

• 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报的首部，不包括数据部分。这是因为数据报美经过一次路由器，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。在可选项之后，就是上层数据

  注：根据实际情况可变长，例如创建时间等上层数据。

二、ICMP协议介绍

        ICMP协议用来在网络设备间传递各种差错和控制信息，对于收集各种网络信息、诊断和排除各种网络故障等方面起着至关重要的作用，ICMP用来检测网络的双向联通性。

        pc1和pc2直接如果不能发送数据用以下方法检测：

        1.ping 自己 127.0.0.1 硬件

        2. 看双方地址是否有问题

        3. 看网关是否有问题 

        4. 防火墙策略是否有问题

        Ping 是网络设备、 Windows 、 Unix 和 Linux 平台上的一 个命令，其实是一个小巧而实用的应用程序，该应用基 于ICMP 协议。 Ping常用于探测到达目的节点的网络可达性。

ping选项:

1、显示自己 IP地址 ipconfig

 

 

2.ping --help 显示帮助命令 

 

 3.-t 长ping

    ping -t ip地址 长ping ctrl+c 停止

4.-a 将地址解析为主机名

   ping -a ip 地址 显示主机名

 5.-l size 发送缓冲区大小

   ping -l 指定包的大小（1600 2000） ip地址

6.-w 超时等待时间 

   ping -w 指定等待时间（默认是秒：2 ） ip 地址

7. -n 指定ping 几次

   ping -n 指定的次数（ 5 ） ip 地址

   

注：

ping 的通一定通

ping 不通不一定网络不通

tracert 也是 icmp 协议

 三、广播域

如果一台机器发送广播，那么能收到消息的机器 都是在 同一广播域

四、ARP协议

1、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。

2、ARP工作原理：

（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的MAC地址是否存在。

（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地址和PC2的IP地址、广播MAC地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）。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地址与自己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ARP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，ARP缓存表默认有效时间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。

windows当中如何查看arp缓存表（静态arp和动态arp）

1.arp -a ### 查看 arp 缓存表

2. arp -d ### 不加 ip 清除所有

3. arp -d [IP] ### 加 ip 只删除改 Ip

4. arp -s IP MAC ### 删除 arp 静态绑定

3、 华为系统中的 ARP 命令

• [Huawei]dis mac- address ## #查看mac地址信息
• [Huawei]arp static ## #绑定ARP
• [Huawei]undo arp static ###解绑定
• reset arp all ###清除mac地址表

总结：今天学了网络层协议与应用，包括ip数据格式、arp协议和icmp协议，还实践敲了些常用的             ping命令