07IP协议&mask&TTL及桥接真实网络--网络层

本文详细介绍了IP协议在网络层中的作用,包括IP包头结构、分片、TTL、eNSP模拟器使用、环路测试、协议号、IP地址、子网掩码、网络地址、主机地址、广播地址以及子网划分等内容,旨在帮助读者全面理解网络层工作机制。

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IP协议–网络层07

标签(空格分隔): HCIA

IP

Internet Protocol,因特网协议

简介

网络层位于数据链路层与传输层之间。网络层中包含了许多协议,其中最为重要的协议就是IP协议。网络层提供了IP路由功能。理解IP路由除了要熟悉IP协议的工作机制之外,还必须理解IP编址以及如何合理地使用IP地址来设计网络。

IP的包头结构

01IP的包头结构
02IP包科来演示
固定值:TCP20 UDP8 IP20

分片

当数据包比链路MTU大时,就可以被分解为很多的足够小片段的过程
03分片三个字段
帧大小范围64~1518
MTU:最大传输单元,默认1500字节,每次发送的数据的最大值—Maximum Transmission Unit

Identification标识,Flags标志,Fragment Offset分段偏移量
三个字段负责将分割的片段进行组合。

ping -l 2000
第一个包偏移量0(0-1479)更多分段
第二个包偏移量1480,无跟多分段

-5000
04-5000ping包分段

TTL生存时间

time to live

  • 防止IP数据包在网络内无休止地传输(环路)
  • 每经过一次路由TTL值就会减1
  • 当TTL=0的时候,丢弃数据包

05TTL递减示意图

06TTL递减至0示意图

利用TTL特性,可以实现路由跟踪技术,排错的重要方法之一!
相关命令:ping -i 数字(1,2,3可查路由顺序) 或 tracert -d
后期排错很重要
07路由跟踪命令演示

eNSP模拟器使用及环路测试

环路测试拓扑图
环路测试拓扑图
R1配置

<Huawei>sys
[Huawei]sys R1
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 1.0.0.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip route-s     8.8.8.8 32 1.0.0.2

R2配置

<Huawei>sys
[Huawei]sys R1
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 1.0.0.2 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip route-s     8.8.8.8 32 1.0.0.1

环路测试
09环路测试
TTL抓包递减255-1
10TTL抓包递减255-1
TTL抓包超时
11TTL抓包超时

ensp桥接真实网络

桥接真实网络拓扑图
12桥接真实网络拓扑图
cloud设置和pc
13cloud设置和pc
ensp桥接真实网络连通测试
14ensp桥接真实网络连通测试
多台桥接

15多台桥接

协议号

用于标识上层协议

ip协议号数据包图
16ip协议号数据包图

常见协议号图示
18常见协议号图示
ip协议号抓包字段图
17ip协议号抓包字段图
自己画的数据包结构
上层协议
19自己画的数据包结构

IP地址

  • 在IP网络中,通信节点需要有一个ip地址

  • 点分十进制表示,由32位二进制组成
    2^32个=4,294,967,296≈43亿个

  • 分为网络位主机位两部分

    • 网络位,代表IP地址所属的网段
    • 主机位,代表网段上的某个节点
    • 子网掩码决定分界点

类似电话号码+86 0553-1234567 区号-号码
单单单组实验

ip地址分类20ip地址分类
0开头:所有地址或者没有地址
127开头:loopback 环回接口
测试TCP/IP协议栈 组件
表示自己

私有ip地址范围21私有ip地址范围
公私地址
22公私地址

公私地址
Internet Service Provider

NAT转换
23NAT转换

春节抢票,独享一个公网ip

子网掩码Subnet Mask

  • 用于区分网络部分和主机部分
  • 1表示网络位,0表示主机位,(连续的1和0)

子网掩码
24子网掩码
默认子网掩码
A:255.0.0.0
B:255.255.0.0
C:255.255.255.0

218.100.128.0/17
218.100.128.0~218.100.255.255

网络地址,主机地址,广播地址

每个网段上都有两个特殊地址,最大和最小,不能分配给节点
网络地址:192.168.1.0/24
主机位全为0,代表一个网段(头)
广播地址:192.168.1.255/24
主机位全为1,代表一个网段内的所有节点(尾)
主机地址(有效IP地址)192.168.1.1~192.168.1.254
主机位不全为0或1,代表一个网端内的一个节点(身体)
不全为0或1
不全为0或1
不全为0或1
无效
1.0.0.255
255.255.255.0
8位主机位,主机位都为1了
无效
1.0.15.255
255.255.240.0
12位主机位,主机位都为1
1.0.16.0
255.255.240.0
12位主机位,主机位全0
00010000 00000000

子网划分

  • 有类IP地址规划的缺陷:为什么要子网划分
  • 在设计网络时使用有类IP地址会造成地址的浪费
  • IP地址空间只能按照默认的类别使用,例如一个B类地址,默认掩码为255.255.0.0 ,意味着这个地址空间里有2的16次方个IP ,并且该网络号只能用于一个广播域;
  • IP地址空间的极大浪费;
  • 一个广播域中PC数量过于庞大,网络可能被广播报文消耗大量的资源。

子网划分概述(借位)

  • 满足不同网络对IP地址的需求
  • 实现网络的层次性
  • 节省IP地址
  • 默认子网掩码可以进一步划分,成为变长子网掩码(VLSM)
  • 即网络位向主机位借位

子网划分172借位
2的23次方-2
25子网划分172借位

划分公式
26划分公式
题:已知一个局域网中有1000台客户端,如果把它放在同一个网段中,用什么子网掩码比较合适(22)
2^10-2=1022

题:IP地址为192.168.1.100/29,则广播地址为:192.168.1.103

29-24=5 8-5=3主机位

可用IP数为:2^3-2
32个子网
192.168.1.103
8个一段,96接近100
网络地址:192.168.1.96
00000 000 =0
00001 000 =8
00010 000 =16
00011 000 =24
块=8=2^主机位=256-掩码248
主机地址:192.168.1.97~192.168.1.102
广播地址:192.168.1.103
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例题1

28例题1

例题229例题2

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