网络层协议

一、网络层协议

网络层协议的作用

1.定义了基于IP协议的逻辑地址（IP确定了设备在网络中的位置）

2.连接不同的媒介类型

3.在网络中选择最佳路径转发数据

二、IP数据包格式

1.版本（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

2.首部长度（4）：IP数据包的包头长度

3.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，表示优先处理级别。

4.总长度（16）：IP数据包的总长度，最长为 65535 字节，占16个字节。

5.标识符（16）：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，确定数据的分片是否来自与同一文件。

6.标志（3）：代表数据过小不需要分片，代表该组最后一个数据包。

7.段偏移量（13）：该数据距离起点的位置坐标。

8.TTL（time to live）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当TTL的值为0时，该数据包将被丢弃 。

9.协议号（8）：上层协议号

10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。这是因为数据报每经过一次路由器，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、片偏移等可能发生变化）

11.源地址（32）：源ip地址，表示发送端的IP地址

12.目标地址（32）：目标ip地址，表示接收端的IP地址

13.可选项：可有可无的选项

三、ICMP协议

ICMP (Internet Control Message Protocol)是IP协议的辅助协议，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。

1.icmp协议的作用：

检测网络的双向联通性，ICMP用于实现各种网络诊断工具，最著名的是ping和traceroute。traceroute则利用TTL值和ICMP重定向消息来追踪数据包从源到目的所经过的路由节点。

2.ping程序：执行特定程序的一串代码

ping通式：ping+【选项（可有可无）】+空格+已知的IP地址

ping  -t  ip地址  长ping   ctrl+c  停止

ping  -l  指定包的大小（1600 2000）   ip地址  不超过1500数字

ping  -w+数字  指定等待时间（默认是秒：2 ，数字填多少是多少）  ip 地址

ping  -n+数字  指定的次数（数字填多少是多少） ip 地址

tracert ip地址 ：追踪

3.ping不通

icmp 禁用了 icmp 协议

排错思路，当你的 服务出了问题，网络

ping

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

四、ARP协议

1.ARP协议的定义

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（物理地址）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.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地址转换为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在通过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.

2.arp协议作用

1.检测地址是否冲突

2.将ip地址转换成mac 地址

3.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。 只在终端设备上.

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MAC地址(此时为广播MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF).

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。