一文搞定网络层协议

系列文章目录
华为数通学习（3）

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前言

一、什么是网络层？

二、IP协议

2.1,什么是ip协议？

总结：

2.2，ip版本

2.3，IPv4的报文格式

三，数据包分片

四，MTU（最大传输单元）

五，生存时间（Time to live）TTL

六，验证两台路由器之间如何配置可以产生三层环路

配置设备：

6.1将设备设置为永不超时

6.2设置ip地址

6.3这样设置完在测试一下直连的连通性

6.4接下来我们进行抓包看一下

 结论：

三层环路不会一直持续下去，因为TTL值最大是255，每经过一台路由器就减少1。

6.5关于TTL值补充说明：

 七，协议号 (Protocol)

7.1，ospf协议抓包看协议号

总结

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前言

随着华为公司的不断发展，数据通信这门技术也越来越重要，很多人都开启了数据通信学习，本文就介绍了网络层协议，是我们通过数通王国的第八站（我们在文章中使用的是华为的ENSP软件）。

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一、什么是网络层？

网络层经常被称为IP层。但网络层协议并不只是IP协议，还包括ICMP（Internet Control Message Protocol)协议、IPX（Internet Packet Exchange）协议等。

解释：

我们常说的ip指的就是ip地址，其实ip是一个很广泛的一个概念，在网络层里面主要的设备就是路由器，网络层最重要的功能就是寻址和转发，寻址就是根据我们的路由表查找目标网段是否有这条路由，进行相应的结果，根据这个结果把数据包，从一跳传到另外一跳，也就是一跳一跳的转发这就是我们网络层的功能。

二、IP协议

2.1,什么是ip协议？

IP是Internet Protocol的缩写(因特网协议)， Internet Protocol本身是一个协议文件的名称，泛指一类的协议，该协议文件的内容非常少，主要是定义并阐述了IP报文的格式。

解释：

经常被提及的IP，一般不是特指Internet Protocol这个协议文件本身，而是泛指直接或间接与IP协议相关的任何内容。

而是泛指直接或间接与IP协议相关的任何内容。

解释：

比如说我们的ip地址，ip协议，ospf协议都是属于ip协议。

总结：

1. IP协议泛指跟IP协议相关或者有关的内容，比如说IP地址，OSPF协议、Isis协议

2. 平时所讲的IP地址仅仅是IP地址，只是IP协议中很小一部分。

2.2，ip版本

 我们当前使用有两个版本是一个是ipv4，一个是ipv6

IPv4是我们当前还在使用的，IPv6是从根本上去解决IPv4地址空间不足的问题，IPv4已经出现了可分配的公网ip地址分配完毕的情况，

2.3，IPv4的报文格式

注意：ipv4的ip头部有固定的长度，20个字节，经常在一些考试里面考到，

Version：包含它的版本，到底是ipv4还是ipv6

Header Length：头部的长度

Type of Service:服务质量

Total Length：总的长度

Identification：标识符

Flags：标志位

Fragment Offset：偏移，数据分片的时候用到

TTL:Time to Live：用来防止三层环路

Protocol：协议号

Header Checksum：头部校验

Source IP Address：源ip地址

Destination IP Address：目的ip地址，通信地址，最重要的部分

可选长度

Options： 可变，选项字段。

Padding：可变，填充字段，全填0。

三，数据包分片

分片：将报文分割成多个片段的过程叫做分片，也叫做分包，把数据包分成多个片段，以便顺利通过沿路的设备。

网络中转发的IP报文的长度可以不同，但如果报文长度超过了数据链路所支持的最大长度，则报文就需要分割成若干个较小的片段才能够在链路上传输。

解释： 

从主机A发送数据给主机B，一路沿途通过的数据，到了路由器接口之后，数据包如果保持原先的大小，那么就可能超出路由器的能够接受的范围，这个时候你要把数据分为一片一片小于路由器接受范围的数据片，路由器就能传递这个数据了，不会因为数据包太大就丢弃。我们因为担心分片之后传到主机B的数据片的排雷顺序可能会被打乱，所以我们就使用 Fragment Offset这个字段，确保传给主机B的数据片可以让主机B按路由器的分片的时的正确的顺序来进行识别数据片。

四，MTU（最大传输单元）

MTU衡量网络链路传输能力，类似于水管的直径。

通过的数据类似域水管中流经的水，这就是数据大小与MTU关系

设备能接收多大数据取决于MTU（最大传输单元），默认值一般是1500

如何修改MTU的值

[AR1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]mtu ?

<46-1600>  MTU value

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]

不建议修改MTU的值，因为修改之后所以的路由器都要更改mtu的大小，要把然就可能发生丢包的情况，所以不要胡乱更改。

五，生存时间（Time to live）TTL

TTL字段设置了数据包可以经过的路由器数目。就是数据包可以传多少跳受这个TTL的影响。

 一旦经过一个路由器，TTL值就会减1，当该字段值为0时，数据包将被丢弃。

验证两台路由器之间如何配置可以产生三层环路。

六，验证两台路由器之间如何配置可以产生三层环路

配置设备：

6.1将设备设置为永不超时

[ar1]user-interface console 0

[ar1-ui-console0]idle-timeout 0 0 0

[ar2]user-interface console 0

[ar2-ui-console0]idle-timeout 0 0

6.2设置ip地址

[ar1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[ar1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.12.1 24

[ar2]interface GigabitEthernet 0/0/0

[ar2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.12.2 24

6.3这样设置完在测试一下直连的连通性

这个现象表示ar1和ar2之间是可以ping通的

如何环路，就在ar1和ar2上都写一个默认路由，所有不认识的流量就发给默认的路由

[ar1]ip route-static 0.0.0.0 0 10.1.12.2

[ar2]ip route-static 0.0.0.0 0 10.1.12.1

6.4接下来我们进行抓包看一下

我们在ar1上ping一下8.8.8.8

[ar1]ping 8.8.8.8

环路现象如下：数据包会在AR1和AR2之间不断的重复发送AR1-AR2-AR1-AR2，一直到TTL数值变成0的时候，该数据包被丢弃。

 结论：

三层环路不会一直持续下去，因为TTL值最大是255，每经过一台路由器就减少1。

6.5关于TTL值补充说明：

1. 华为路由器默认情况下的TTL初始化值为255

2. 其他系统可能数值不一定是255开始

 七，协议号 (Protocol)

协议号概念：

IP报文中的protocol协议号字段：标识IP协议之后是哪种协议，标识方法（协议号）

IP报文头中的协议号字段标识了将会继续处理该报文的协议。

即指出此数据包携带的数据使用何种协议，以便目的主机的IP层将数据部分上报给哪个进程处理。

我们ping个包，抓报看一下，这个协议号

不同协议的协议号：

协议号1：ICMP

协议号2：IGMP

协议号89：OSPF

协议号6： TCP

协议号17：UDP

7.1，ospf协议抓包看协议号

配置设备：

[ar1]ospf 1

[ar1-ospf-1]area 0

[ar1-ospf-1-area-0.0.0.0]net  

[ar1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.12.1 0.0.0.0

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总结

恭喜你，你通过本章的学习网络层协议，华为数通还有很多宝藏等着你去探险，加油！只为成为更好的自己。