Day02-网络层

1）网络层的功能：寻址和路由

网络层定义了 IP 地址，连接 不同的网络，选择最佳的路径

IP 报头由两部分组成：固定部分和可选项部分，固定部分为 20 字节

1.版本号：用来标识IP 协议的版本是 IPV 4还是 IPV6

2.首部长度:标识 IP 的报头有多大（固定长度 20 字节，+可选项，可选项最多 40 字节）

3.优先级与服务类型:标识是否需要有优先发送的报文

4.总长度：IP 报头+数据的总大小，最大长度为 65536 字节（2 的 16 次方）

5.TTL(time to live存活时间):每一个数据发送出去，会添加一个生存时间。数据包每经过一台路由器，TTL 值会减1，当 TTL 为 0 时，数据包则被丢弃。TTL 可以避免数据包在网络中无限循环，浪费带宽资源。

6.标识符：IP数据报的 ID 编号，用于标识主机发送的每一段数据报

7.标志：用来标识数据是否进行了分片

8.段偏移量:表示该 IP 包在该组分片中的位置。

9.协议号：标识 IP 协议上层所使用的协议

10.首部校验和:用于检查头部信息的完整性

11.源IP 地址：标识发送这个数据包的设备的 IP 地址

12.目标 IP 地址：标识接收这个数据包的设备 IP 地址

13.可选部分：可变长度。用与支持网络测试、调试功能，非必需

<huawei> 初始视图，可做的操作较少。

[huawei]系统视图，操作相对来讲权限更高。

[huawei]quit //退到上一个视图

实验命令:

数据包封装的过程：

当一个 IP 数据包被封装成数据帧，并在网络当中传输时，数据包中的 IP 地址，在传输的过程中始终不变，因为他代表了最终地址和来源地址，而 MAC 地址则会在通过不同网段时发生变化，因为 MAC 地址是二层地址，仅仅在相同的局域网内（LAN）有效。

1.什么是 IP 地址？

用来标识一个节点的网络（逻辑）地址，任何设备 想上网，都需要有一个属于自己的 IP 地址。长度为 32 个二进制位，表示方式为点分十进制。

2.IP 协议有哪些版本？

ipv4: 2 的 32 次方（43 亿） 60 亿人，由于设计之初没有想到互联网的发展进程，导致数量严重不够用。 IPv4 的根服务器，一共 13 台，没有一台位于中国大陆境内。

ipv6：总数量2 的 128 次方（足以让撒哈拉沙漠的每一粒沙都用一个属于自己的 IP 地址）

IPv6 则会将多台根服务器设置在中国大陆境内。

3.IPv4 由哪两部分组成？

ipv4由网络位和主机位组成，网络位，标识这个 IP 地址属于哪个网段，主机位，则是分配给主机的地址。

4.子网掩码起什么作用？

子网掩码用于标识 IP 地址哪些是网络位、主机位。与 1 对应的则是网络位，与 0 对应的则是主机位

192.168.1.1 /255.255.255.0

11000000.10101000.00000001.00000001

11111111.11111111.11111111.00000000

IP 地址和子网掩码必须同时存在，只存在其中任何一个都是没有意义的。

网络位相同，也就是网段相同。则可以直接互相通讯。网络位不同，则不能直接互相通讯

5.IPv4 公有地址分类：

1）A类范围：0~127
2）B类范围：128~191
3）C类范围：192~223
4）D类范围：224~239（组播地址使用）
5）E类范围：240~255（保留）

6.私有 IP 地址的分类

A类私有范围：10.0.0.0~10.255.255.255

B类范围：172.16.0.0~172.31.255.255

C类范围：192.168.0.0~192.168.255.255

D类范围: 239.0.0.0 ~ 239.255.255.255 (本地组地址-类似于组播地址中的"私有地址")

7.IPV4 公有地址和私有地址的区别是什么

为了改善 IPv4 地址不够用的问题，把 IPv4 划分为公有地址和私有地址。

公有地址：可以直接访问 internet，但是需要收费，花钱购买。

私有地址：可以随意使用，但是不能访问 internet，免费。

8.特殊的 IP 地址

网络地址：主机位全为0的IP地址，如：192.168.1.0，也叫网络号，代表一个网段，不能分配给主机使用

广播地址：主机位全为1的IP地址，如：192.168.1.255，不能分配给主机使用

回环地址：127.0.0.0 ~ 127.255.255.255 （自己本身的 IP 地址）

被限制的广播地址：255.255.255.255（被限制在一个网段中）

0.0.0.0 :不是一个有效的IP地址, 在特定的网络协议中,可以代表设备本身

ICMP 协议：internet 控制消息协议

作用：测试网络连通性，位于 OSI 模型中的第三层（网络层）

ICMP报文类型：

echo request 请求报文 （发起方）

echo reply 应答报文 （接收方）

在 Windows 系统中，ping 一次，默认会发送4个请求报文，收到四个应答报文。

在 linux 系统中，ping 命令，一旦发出，需要手动关闭。

死亡之 ping（ping 到死):：攻击设备向目标主机再一段时间内发送大量的 request 报文，耗尽对方的计算资源。

命令：

tracert baidu.com/IP 地址 //追踪从自己到 baidu 这条路上，每个节点的 IP 地址

ping baidu.com/ip地址 //测试自己与对方的连通性

ICMP 的消息提示

1）from 目标地址... //表示连接成功

2）Destination host unreachable //表示目标主机不可达

此提示常见原因：

--同网段中没有这个IP地址

--跨网段通信时，本主机没有填写网关地址

3）Request timed out 请求时间超时

此提示常见原因：数据包可以出去，但是回不来【肉包子打狗】

--数据包从主机中发出去了，但是中间传输的网络设备无法找到目标主机

--数据包从主机中发出去了，传输的网络设备将数据包发送给目标主机了，但是目标主机没有回复，或者目标主机回复的消息，中间的传输设备没能正常转发给源主机

--对方主机没有填写网关地址

4）Unknown host ... 未知主机名

此提示常见原因：IP地址是一个不合法的IP地址，或者是一个不存在的主机名

ARP协议
ARP 为地址解析协议，作用是通过 IP 地址，获取到目标设备的 MAC 地址。

解析原理:查自己的 ARP 缓存表，表中若有IP 与 MAC 对应关系，则直接转发；若表中没有 ，则以广播的方式发送 ARP 请求报文，对方以单播形式回复地址，收到回复后，则将目标的 IP 和 MAC 地址对应关系记录到自己的ARP缓存表当中，以方便下次使用。

ARP 缓存表的老化时间：华为设备默认 1200S，Windows 设备默认 120S。

ARP 缓存表中条目的类型：

ARP 命令：

1.arp -a //查看当前设备的arp 表。

2.arp -d //清空当前设备的ARP表。