第四章、网络层协议介绍

定义了基于P协议的逻辑地址
连接不同的媒介类型
选择数据通过网络的最佳路径

一、IP数据包格式

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

首部长度(4)：IP数据包的包头部长度

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，用于实现QoS(服务质量)的要求。
注：定义IP数据包是否优先传送

总长度(16)：定义IP数据包的总长度，最长为65535字节，包括包头和数据。
注：IP 头部 数据段 可能20字节也有可能多 总长度加上数据段长度最长为65535字节

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

段偏移量(13)：在一个分片序列中如何将各分片连接起来，按什么顺序连接起来

TTL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，每经过一个路由器-1，当TT工的值为0时，该数据包将被丢弃

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。这是因为数据报没经过一次路由器，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p地址，表示接收端的工P地址

可选项：选项字段根据实际情况可变长，可以和I卫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

注：根据实际情况可变长，例如创建时间等上层数据有了ip地址以后我们如何判断和对方的连通性？通常使用ping命令去ping网络上的一个ip地址，那么ping命令使用的协议是icmp协议

小结：
为了1.传输速率、2.传输数据的完整性、3.数据传输到之后的重组
标识符：完整数据切片，分为多个数据包准备传输
标志：开始传输时的数据完整性
段偏移量：在数据传输到对瑞的时候，由段偏移量确定，这么多数据包，应该按照什么顺序，再拼接为完整的数据

二、ICMP协议介绍(Internet控制报文协议）

ICMP协议功能

作为网络管理员，必须知道网络设备之间的连接状况，因此就需要有一种机制来侦测或通知网络设备之间可能发生的各种各样的情况，这就是ICMP协议的作用。

ICMP协议(Internet Control Message Protocol)的全称是"Internet控制消息协议”

ICMP是一个“错误侦测与回馈机制”
通过P数据包封装的
用来发送错误和控制消息

命令格式：ping 域名或IP地址

ICMP报文有两种类型：差错报告报文和查询报文。

哪里使用到了IcMP协议–ping命令和traceroute/tracert(windows使用)命令

在检查网络连通性时，ping命令是用得最多的当我们ping一台主机时，本地计算机发出的就是一个典型的IcMP数据包，用来测试两台主机是否能够顺利连通。pig命令能够检测两台设备之间的双向连通性，即数据包能够到达对端，并能多返回扩展

ping不通的几种情况
1、当主机有一个默认网关时，如果他ping其他网段的地址，到不了的话，显示的是requesttimeout(此时他把icmp包发给网关，至于后面的事他就不管，如果没有包回应，就显示request timeout)
2、当一个主机没有默认网关时或者配置了网关但是和网关不通时，如果他ping其他网段的地址，显示的是Destination host unreachable(此时他发送arp请求包请求网关的mac地址)
3、当一个路由器ping他路由表中没有的地址时，显示的是request timeout(此时不发任何包)
4、当路由器ping一个路由表中存在地址时，如果没有回应，则显示的也是reugest timeout(此时发送arp请求包，请求目标ip的mac地址)

ping命令的用法：结合具体在什么场景使用什么选项

-t 在Windows操作系统中，默认情况下发送4个ping包，如果在ping命令后面加上参数"-t",系统将会一直不停地ping下去
-a显示主机名
-I一般情况下，ping包的大小为32字节，有时为了检测大数据包的通过情况，可以使用参数改变ping包的大小#在Linux系统下为-s
-n 指定发送包的个数 -C
-S指定源IP去ping -i

tracert ip地址 ：在命令行中输入“tracert”并在后面加上一个IP地址，可以查询从本地到该IP地址所在的电脑要经过的路由器及其IP地址。注：内部的*是因为数据包丢失，可能路由器屏蔽了tracert功能或者超时未反馈。

三、ARP协议介绍

1、ARP协议概述

■局域网中主机的通信
●P地址与MAC地址
■什么是ARP协议
●Address Resolution Protocol,地址解析协议
●将一个已知的P地址解析成MAC地址

是通过解析IP地址得到MAC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，在TCP/IP分层结构中，把ARP划分为网络层，为什么呢，因为在网络层看来，源主机与目标主机是通过IP地址进行识别的，而所有的数据传输又依赖网卡底层硬件，即链路层，那么就需要将这些IP地址转换为链路层可以识别的东西，在所有的链路中都有着自己的一套寻址机制，如在以太网中使用MAC地址进行寻址，以标识不同的主机，那么就需要有个协议将IP地址转换为MAC地址，由此就出现了ARP协议，所有AR卫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协议是如何工作的？

●为了实现IP地址与MAC地址的查询与转换，ARP协议引入了ARP缓存表的概念。每台主机或路由器在维护这一个ARP缓存表（ARP table）这个表包含IP地址到MAC地址的映射关系，表中记录了<IP地址，MAC地址>对，我们称之ARP表项。

●它们是主机最近运行时获得关于其它主机的IP地址到MAC地址的映射，当需要发送数据的时候，户籍就会根据数据报中的目标IP地址信息，然后再ARP缓存表中性查找对应的MAC地址，最后通过网卡将数据发送出去，ARP缓存表包含了一个寿命值（TTL，也称作生存时间）它记录每个ARP表项的生存时间，生存时间到了就会从缓存表中删除，一个表项通常生存时间是10分钟左右，这些时间也可设置，但一般默认即可。

3、ARP工作原理

4、windows当中如何查看ARP缓存表

arp -a            ####查看arp缓存表（a表示为：all）

arp -d[ip]        ####删除指定的arp缓存表（d表示为：delete）

arp -s IP MAC     ##### 删除arp静态绑定（s表示为：static）

精简版总结
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。
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PCI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清求消息，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清求消息。
4.PC1在自己的ARP表中添加PC2的IP地址和AC地址的对应关系，以单播方式与PC2通信。

动态ARP表项老化：在一段时间内（默认180s)如果表项中的ARP映射关系始终没有使用，则会被删除。通过及时删除不活跃表项，从而提升ARP响应效率。

华为系统中的ARP命令

[Huawei]dis mac-address###查看mac地址信息
[Huawei]arp static<IP><MAC>###绑定ARF
[Huawei]undo arp static<IP><MAC>###解绑定
<Huawei>reset arp all###清除mac地址表

四、ARP攻击原理

1、欺骗网关

ARP欺骗原理与ARP攻击原理类似，但是效果不一样，ARP攻击是导致网络中断，而ARP欺骗的最终结果是流量通过自身达到监控或控制的目的。

假的ARP应答更新ARP条目后，下次再发送数据到pc1，就会发送到虚假的MAC地址中，也就是主机pc2中，到最后通信故障。

2、欺骗主机

RP攻击原理类似，但是效果不一样，ARP攻击是导致网络中断，而ARP欺骗的最终结果是流量通过自身达到监控或控制的目的。

假的ARP应答更新ARP条目后，下次再发送数据到pc1，就会发送到虚假的MAC地址中，也就是主机pc2中，到最后通信故障。

2、欺骗主机

[外链图片转存中…(img-hzKYHq5I-1650874360768)]

最后

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