网络技术五：IP基本原理
IP基本原理
IP的作用
标识节点和链路
用唯一的IP地址标识每一个节点
用唯一的IP网络号标识每一个链路
寻址和转发
确定节点所在网络的位置，进而确定节点所在的位置
IP路由器选择适当的路径将IP包转发到目的节点
适应各种数据链路
根据链路的MTU对IP包进行分片和重组
为了通过实际的数据链路传递信息，须建立IP地址到数据链路层地址的映射
IP地址
定义
分类
特殊地址
公网/私网地址
IP地址格式
IP地址分类
A类
地址范围：0.X.X.X-127.X.X.X
网络位划分：前8位为网络位，后24位为主机位
B类
地址范围：128.X.X.X-191.X.X.X
网络位划分：前16位为网络位，后16位为主机位
C类
地址范围：192.X.X.X-223.X.X.X
网络位划分：前24位为网络位，后8位为主机位
D类
地址范围：224.X.X.X-239.XXX
作用：组播地址，不可用于配置为主机地址
E类
地址范围：240XXX-255XXX
作用：科研用地址，不对公开放
IP分类用来划分不同的网络规模
网络号用于区分不同的IP网络
主机号用于标识该网络内的一个IP节点
特殊地址
127.X.XX：本地环回地址，用于标识本机
主机位全0的地址：网络地址，用来标识某个网段
主机位全1的地址：本网段广播地址
255.255.255.255：全网广播地址
0.0.0.0：任意IP地址（默认路由）
公网/私网地址
公网地址
可以在互联网上寻址的地址，全球唯一，需要运营商分配
私网地址
本地随意使用，无法在互联网上寻址
地址范围：
A类:10.X.X.X
B类:172.16.X.X-172.31.X.X
C类:192.168.X.X
自动私有地址:169.254.X.X
运营商专用私有地址:100.64.X.X-100.127.X.X
IP定义
IP头部封装格式
version:版本，用于标识封装是IPv4还是IPv6
IHL:头部长度，描述了数据包头的内容长度
Type of service:服务类型，用于标识DSCP或IP优先级，用于
QOs识别
Total length:数据包总长度
ldentification:标识符(用于标识某个分片来自于哪个数据包)
Flag(标志)s:
保留
标识数据包是否禁止分片
标识是否为最后一个分片
Fragment offset:分片偏移(用于描述分片在数据包中的位置)
Time to Live:TTL，生存时间(该数据包允许经过的路由器的最大跳数)
Protocol:协议(用于标识上层协议是TCP/UDP/CMP)
Header Checksum:头部校验序列(用于头部信息差错校验)
Source Address:源IP地址
Destination Address:目的IP地址
Options:可选项
Padding:填充
MTU
最大传输单元
接口收发数据支持的单个包的最大长度
以太网接口默认MTU1500Byte
PPPOE默认MTU1492Byte
ARP协议
定义
地址解析协议，解析目标IP地址的Mac地址
工作原理
A主机以广播形式发送ARP查询请求，询问B主机的IP对应的MAC地址
B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址
A主机把B主机的IP地址和MAC地址的映射关系t写入ARP缓存表
相关命令
查询ARP缓存:arp -a
清空ARP缓存:arp -d
RARP协议
逆向地址解析协议
用于根据本机自己的MAC地址，查询本机自己的IP地址
ICMP协议
互联网控制管理协议
Ping
测试网络连通性
Tracert
路由跟踪
H3C的设备开启路由跟踪功能需要的前置命令:
ip ttl-expires enable
ip unreachables enable
IP数据转发原理
如果目的IP和本机IP属于同一网段，会直接查询目的IP的Mac地址，并进行封装
如果目的IP和本机IP不属于同一网段，会查询网关IP地址的Mac地址，并进行封装
网关
Gateway
本网段的出口设备
网关IP
本网段的出口设备的接口IP
掩码
作用:区分网络位和主机位
二进制1对应的IP地址部分为网络位
二进制0对应的IP地址部分为主机位