网络层协议介绍

网络层的功能

定义了基于IP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

IP数据包格式

协议字段
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。所以双方保持在一个版本号就行。

首部长度(4bit)：就是指IP数据包的包头长度。

优先级与服务类型（8bit）：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。

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

标识符（16bit）：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的重组。标识符字段用于标志一个数据包，以便接受节点可以重组被分片的数据包。

标志（3bit）：和标识符一起传递，只是不可以被分片或者最后一个分片是否发出。

段偏移量（13bit）：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。
按照原来的顺序连接起来。

TTL生命周期（8bit）：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TTL的值为0时，该数据包将丢弃。
上传不打还设置。

协议号（8bit）：封装的上层的哪个协议。ICMP:1;TCP:6;UDP:17

首部校验和（16bit）:只检验数据包的首部，不包括数据部分。因为数据包每经过一次路由器，都要重新计算一次首部校验和（因为一些字段如：生存时间、标志、片偏移等都可能发生变化）

源地址（32bit）：源IP地址，表示发送端的IP地址。

目标地址（32bit）：目标IP地址，表示接收端的IP地址。

可选项：选择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：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。
ps:根据实际情况可得。

数据：上层数据。

ICMP协议

ICMP协议（Internet控制报文协议）
·ICMP是一个“错误侦查与回馈机制”
·通过IP数据包封装的
·用来发送错误和控制信息

ICMP协议的封装
出现问题反馈信息，检查网络连通性
ICMP协议属于网络层协议
ICMP数据的封装过程

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成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 Contorol Message Protocol）的全称是“Internet 控制消息协议”，主要用于在IP网络中发送控制消息，提供可能发生在通信环境中的各种问题的反馈。通过这些反馈信息管理员就可以对所发生的问题做出判断，然后采取适当的措施去解决。
ICMP报文有两种类型：差错报告报文和查询报文。
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。ping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，并能够返回扩展。
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request timeout（此时他把ICMP包发给网关，至于后面的事它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Destinationhost nureachable（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reuqest timeout(此时发送arp请求包，请求目标IP的MAC地址）。
ping命令
ping命令的基本格式
c：\＞ping[-t][-l字节数][-a][-i]IP_Address|target_name

ping命令的用法：结合具体在什么场景使用什么选项
-t 调试故障或需进行持续连通性测试时应用
Ctrl+C可以中断命令
在windiws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 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
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
……

ARP协议概述

局域网中主机的通信

IP地址与MAC地址

什么事ARP协议

Address Resolution Protocol，地址解析协议
将一个已知的IP地址解析成MAC地址。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。这是为什么？是因为在网络层看来，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，那么就需要有一个协议将IP地址转换为MAC地址，由此就能出现了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通过APR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。

IP地址解析为MAC地址

PC1发送数据给PC2，查看缓存没有PC2的MAC地址
PC1就发送ARP请求信息（广播）
所有主机收到ARP请求消息
·PC2回复ARP应答（单播）
·其他主机丢弃
PC1将PC2的MAC地址保存到缓存中，发送数据

Windows系统中的ARP命令
·arp -a：查看ARP缓存表
·arp -d：清除ARP缓存
·ARP绑定

ARP解析过程

（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匹配的MAC地址
（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发挥的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。
精简版
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EE-EE-EF-EE-EE-FE）。
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。

windows当中如何查看arp缓存表（静态arp和动态arp)
arp -a 查看arp缓存表
arp -d [IP] 删除arp缓存表
arp –s IP MAC 删除arp静态绑定
如提示ARP项添加失败，解决方案：
a、用管理员模式：电脑左下角“开始"按钮右键，点击"Windows PowerShell （管理员）（A）“或者
进入c盘windows\system32文件夹找到cmd.exe，右键“以管理员身份运行“再执行arp-s命令：
绑定arp（win10)
cmd中输入
netsh-ciishow in查看网络连接准确名称，如：本地连接、无线网络连接
netsh-c"ii"add neighbors 19"IP"“Mac”，这里19是idx号。//绑定
netsh -c“i i”delete neighbors 19,这里19是idx号。 //解绑
netsh interface ipv4 set neighbors <接口序号>

动态ARP表现老化：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现，从而提升ARP响应效率。
ARP原理
需求分析
·对等网的环境
·PC1和PC2第一次通信
实现步骤
1.使用ipconfig/all查看PC1和PC2的MAC地址
2.用“arp-a"查看ARP缓存
3.在PC1上pingPC2后，再用“arp -a"查看ARP缓存表

ARP攻击原理

·欺骗其他所有计算机

欺骗被攻击计算机

ARP欺骗网关

ARP欺骗主机

利用ARP欺骗管理网络

通过长角牛网络监控机软件管理网络
·设置监控范围
·进行网络管理
·验证效果