目录
一、IP数据包
1.1 网络层的功能
1.2 IP数据包格式
二、ICMP协议介绍
2.1 作用
2.2 常用命令
2.2.1 Ping命令
2.2.2 tracert命令
2.3 广播域
三、ARP协议介绍
3.1 作用
3.2 原理
一、IP数据包
1.1 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
1.2 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字节的可变长度部分
- 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 十进制 是4
- 首部长度（4）：IP数据包的包头长度（不包括数据）
- 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，服务类型定义了如何处理数据一般没有使用
- 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，它将给所有的分片数据分配一组编号，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）：一个数据包需要分片，指明这个分片举例原始数据开始的位置，作用重组数据
- 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，每经过一个三层路由器 -1,当TTL的值为0时，该数据包将被丢弃 0-255
tips：通过TTL的返回值可以确定你的系统类型，win 128左右，Linux 64左右。- 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）
- 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。
二、ICMP协议介绍
ICMP协议是IP协议的辅助协议
2.1 作用
监测网络中两台主机的双向连通性
2.2 常用命令
2.2.1 Ping命令
基本格式：
ping [选项] IP地址
ping -t 127.0.0.1 #长ping，ctrl+c停止否则无限ping
ping -l 1600 IP地址#表示指定每个数据包的大小为1600字节，默认为32字节
ping -w 5 IP地址 #指定等待时间为5秒
ping -n 2 IP地址 #指定ping的次数
在ICMP协议中，Ping使用的是ICMP报文，其中包含了一个类型字段(type)和代码字段(code)
| Type | Code | 描述 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Echo Reply |
| 3 | 0 | 网络不可达 |
| 3 | 1 | 主机不可达 |
| 3 | 2 | 协议不可达 |
| 3 | 3 | 端口不可达 |
| 11 | 0 | 超时 |
| 8 | 0 | Echo Request |
若出现Ping不通的情况可能是ICMP协议被禁用了
2.2.2 tracert命令
基本格式：
tracert IP地址 #win
traceroute IP地址 #Linuxtracert也是ICMP协议，用于追踪经过了几个路由器设备。
2.3 广播域
广播域：一台机器发送广播，能收到消息的机器，都是在同一广播域。
交换机的所有端口默认在同一个广播域里，
路由器的每一个端口都是一个独立的广播域。
三、ARP协议介绍
ARP协议是地址解析协议
3.1 作用
将IP地址转换成mac地址，
检测IP地址冲突，当一台设备获取一个ip地址时，会自动发送一个无故arp（免费arp)，检测是否有设备已经使用此ip地址。
3.2 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，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，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
