网络层

网络层功能

• 定义了基于IP协议的逻辑地址
• 连接不同的媒介类型（路由器）
• 选择数据通过网络的最佳路径

ICMP协议（控制报文协议）

• ICMP是一个“错误侦测（用ping命令）与回馈机制（Linux系统用traceroute；Windows系统用tracert)"

• 通过IP数据包封装的

• 用来发送错误和控制消息 

ICMP协议的封装

ICMP协议属于网络层协议，下图是ICMP数据的封装过程。

ICMP消息类型和编码类型

Ping命令

• ping命令的基本格式为

• -a参数可以显示主机名称

• -l参数可以设定ping包的大小（单位为字节；可用于简单测试通信质量）

• -t是重复不停地ping

• ping命令的返回信息

ARP协议概述

Address Resolution Protocol，地址解析协议。它是将一个已知的IP地址解析成MAC地址，是局域网中主机的通信（IP地址与MAC地址）

IP地址解析为MAC地址

1. PC1发送数据给PC2，查看缓存（ARP）没有PC2的MAC
2. PC1发送ARP请求消息（广播）
3. 所以主机收到ARP请求消息
4. PC2回复ARP应答（单播）
5. 其他主机丢弃

就是PC1要发送数据给PC2，但它不知道PC2的MAC地址（即ARP没有PC2的MAC），所以它向其他3个PC机广播，其他的3个主机收到PC1的请求消息，然后它们的ARP会记录PC1的MAC同时查看自己是否是PC1请求的目的MAC，PC2就会通过单播向PC1回复应答，PC3、PC4不会回复。

ARP的报文格式

ARP相关命令

ARP攻击与欺骗原理

ARP攻击原理：PC2向PC1发送一个虚假的网关MAC地址，PC1向PC2发送数据时，就会发送到虚假的MAC地址当中，不会传到正常internet网关，而虚假位置不提供internet网络服务，所以PC1的数据一直发不出去，导致无法通信。

ARP欺骗的原理：PC1和PC2建立通信时，PC3分别向PC1和PC2提供虚假MAC地址，PC3向PC1发送一个PC2的虚假的网关MAC地址，PC3向PC2发送一个PC1的虚假的网关MAC地址，PC1向PC2发送数据时，就会发送到虚假的MAC地址（PC3）当中，PC3就会收到并查看PC1发送的数据，之后PC3将数据原封不变的转发给PC2，PC1和PC2之间仍然可以通信，只是通信信息被PC3获取了。

传输层

TCP和UDP协议

• TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议
• UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议

TCP协议

• TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议
• TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输
• TCP报文段（TCP将若干个字节构成一个分组，叫报文段，TCP报文段封装在IP数据报中）

TCP报文段

• URG（Urgent）：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。URG=1 时表示有紧急数据。当 URG=1 时，后面的紧急指针字段才有效。
• ACK：表示前面的确认号字段是否有效。ACK=1 时表示有效。只有当 ACK=1 时，前面的确认号字段才有效。TCP 规定，连接建立后，ACK 必须为 1。
• PSH（Push）：告诉对方收到该报文段后是否立即把数据推送给上层。如果值为 1，表示应当立即把数据提交给上层，而不是缓存起来。
• RST：表示是否重置连接。如果 RST=1，说明 TCP 连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。
• SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。当 SYN=1，ACK=0 时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当 SYN=1，ACK=1 时，表示对方同意建立连接。SYN=1 时，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中 SYN 才为 1。
• FIN：标记数据是否发送完毕。如果 FIN=1，表示数据已经发送完成，可以释放连接。

TCP三次握手四次挥手

三次握手：

1.首先客户端向服务器端发送一段TCP报文，标志位为SYN，表示“请求建立新连接”，序号为Seq=X，随后客户端进入SYN-SENT阶段。

2.服务器端接收到来自客户端的TCP报文之后，结束LISTEN阶段。并返回一段TCP报文。标志位为SYN和ACK，表示“确认客户端的报文Seq序号有效，服务器能正常接收客户端发送的数据，并同意创建新连接”；序号为Seq=y；确认号为Ack=x+1，表示收到客户端的序号Seq并将其值加1作为自己确认号Ack的值。

3.客户端接收到来自服务器端的确认收到数据的TCP报文之后，明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的，结束SYN-SENT阶段。并返回最后一段TCP报文。标志位为ACK，表示“确认收到服务器端同意连接的信号”（即告诉服务器，我知道你收到我发的数据了）；序号为Seq=x+1，表示收到服务器端的确认号Ack，并将其值作为自己的序号值；确认号为Ack=y+1，表示收到服务器端序号Seq，并将其值加1作为自己的确认号Ack的值。

4次挥手：

1.首先客户端想要释放连接，向服务器端发送一段TCP报文。标记位为FIN，表示“请求释放连接“，序号为ACK=1，随后客户端进入FIN-WAIT-1阶段，即半关闭阶段。并且停止在客户端到服务器端方向上发送数据，但是客户端仍然能接收从服务器端传输过来的数据。

2.服务器端接收到从客户端发出的TCP报文之后，确认了客户端想要释放连接，随后服务器端结束ESTABLISHED阶段，进入CLOSE-WAIT阶段（半关闭状态）并返回一段TCP报文，标记位为ACK，表示“接收到客户端发送的释放连接的请求”。

3.服务器端自从发出ACK确认报文之后，经过CLOSED-WAIT阶段，做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备，再次向客户端发出一段TCP报文，标记位为FIN，ACK，表示“已经准备好释放连接了”。

4.客户端收到从服务器端发出的TCP报文，确认了服务器端已做好释放连接的准备，结束FIN-WAIT-2阶段，进入TIME-WAIT阶段，并向服务器端发送一段报文，标记位为ACK，表示“接收到服务器准备好释放连接的信号”。

常用的TCP端口号及其功能

UDP协议

无连接、不可靠的传输协议但花费的开销小。

UDP报文的首部格式：

UDP长度：用来指出UDP的总长度，为首部加上数据

校验和：用来完成对UDP数据的差错检验，它是UDP协议提供的唯一的可靠机制

常用的UDP端口号及其功能

最后

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