网络层

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路由器内部连接的叫一个网络，可以包含交换机、集线器、网桥、电脑等。
路由器负责在不同网段转发数据。
应用层负责产生数据，然后传输层把数据分段编号，然后网络层加上源地址和目标地址（数据包）。
传输层切分数据标号，组合数据，丢包处理重传，保证数据完整。

网络层负责在不同网络之间尽力转发数据包，也就是基于数据包的IP地址转发。不负责重传，不负责数据顺序。
路由器工作在网络层、数据链路层、物理层，但主要依赖网络层。

互联网主要复杂在物理层和数据链路层，通过分层的方法就屏蔽了互联网的复杂性，在互联网中就只需要看数据包的地址转发。

视频讲解数据传输的具体过程

ARP

ARP：地址解析协议，（Address Resolution Protocol）负责把IP地址解析成物理MAC地址。
是数据通讯之前的工作，第一次解析MAC地址然后缓存（查看ARP缓存的MAC地址命令arp -a）
将IP通过广播（本网段） 目标MAC地址是全FF-FF-FF-FF-FF-FF 解析目标IP地址的MAC地址 （ADSL上网就无法查看到其他的MAC，因为是点对点）
ARP --> IP --> ICMP/IGMP
可以利用ARP欺骗网络，网络执法官（欺骗交换机。暴力返回本网段不存在的MAC导致数据丢失，只能控制本网段）、p2p终结者（欺骗路由器，控制流量）等
在本网段通信时，计算机无法验证对方MAC是否正确。
绑定ARP arp -s xxx.xxx.xxx.xxx(IP) xxx-xxx-xxx-xxx-xxx-xxx(MAC)
查看ARP arp -a
清除ARP 本地连接-修复

IP（Internet Protocol Address）

IP：负责在不同网段转发数据包，指互联网协议地址

ICMP (Internet Control Message Protocol)

ICMP：检查网络畅通，网络层是否畅通，返回错误。常使用命令ping（Packet Internet Groper，因特网包探索器）
ping命令：TTL（生存期，最多经过多少路由器），大致看出对方系统，Linux64 Windows128 Unix255
一直ping： ping xxx(ip) -t
ping固定数据包大小：ping -l 200 xxx(ip)
ping指定TTL大小：ping xxx(ip) -i 2，可以跟踪沿途路由器ip
互联网常用dnf 8.8.8.8 和 202.99.160.68
请求超时：dns解析到了，消息有去无回。
目标主机无法到达：网关出现问题，出不去，返回有问题的路由器
pathping：windows专用，可以跟踪路径，计算丢包率
tracert：windows，跟踪沿途路由器 tracertoute(路由器上)

IGMP (Internet Group Multicast Protocol)

点对点
广播
组播=多播

IP数据包

通常传输层$分块$的数据满足数据链路层的最大容量1500字节，但是也可能传输层传送特大包，这时需要网络层$分片$


QoS区分不同流量的质量，在计算机和路由器都要加标记才行，比如IP电话流量优先传输。
数据包里的数据段最大的长度为2¹⁶ - 1 = 65535字节，如果不分片数据段最大1480字节
数据链路层传输的数据段最大长度为 1500字节，所以要分片。数据链路层接收网络层的数据段大小范围在46~1500字节

泪滴攻击：分片数据不完整，使网络层一直等待消耗资源

IP数据包结构

数据包由 $首部$ 和 $数据部分$ 组成，其中数据部分来自传输层，首部来自网络层。

首部

首部前部分固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须的。

1. 版本：4 bit IPv4 IPv6
2. 首部长度：4 bit 一般为20，可变字段很少用
3. 区分服务：8 bit 若QoS（服务质量）有指定数据，表示优先级高的服务，语音、IP电话等。规定路由器优先传输的数据
   
4. 总长度：16 bit   2¹⁶ - 1 = 65535字节，来自传输层的数据段最大65535个字节，但是数据链路层最大1500字节，所以分片。
      数据包里的数据最大的长度为2¹⁶ - 1 = 65535字节，如果不分片数据段最大1480字节。
     数据链路层传输的数据段最大长度为 1500字节，所以要分片。数据链路层接收网络层的数据段大小范围在46~1500字节。
5. 标识：16 bit 分片数据是否为同一个包，最后相同标识的数据帧会组合成完整数据
   
6. 标志：3 bit 只有两位有意义，标志是否为一个完整包。第二位表示是否是分片数据，最后一位表示是否是最后的数据，正常通信应该是000。
   
7. 片偏移：用来组合分片的数据，具有相同标识的片 包含不同的偏移，表示数据的顺序，用 所在字节/8 表示片偏移的大小
   
8. 生存时间TTL：每过一个路由器减一，防止路由环路数据循环传送不消失
9. 协议：标记数据部分所使用的协议，TCP UDP ICMP IGMP。指明数据应该交给谁处理。
     ICMP 协议号1
     IGMP 协议号2
     TCP 协议号6
     UDP 协议号17
     Ipv6 协议号41
     OSPF 协议号89
   
10. 首部检验和：16 bit 首部出错就丢弃，取反求和
11. 源地址：32bit
12. 目标地址：32bit
13. 可变字段：默认没有，IPv6没有这部分。

IP协议

  网络层提供的服务就是在不同网段转发数据包，丢失不管，顺序不管。根据目标地址选择从哪个口出去，根据路由表选择最佳路径，可以指定路径（静态路由）也可根据某种协议自动学习路由（动态路由）。
 能够使路由器学习到路由表的协议 叫IP协议,包括RIP，OSPF等协议。
网络畅通的条件：数据包有去有回。
静态路由：需要管理员告诉路由器所有没有直连的网络下一跳给谁。只适合于小网络，不能自动适应网络变化。
动态路由：

1. RIP协议，周期性（30秒）广播路由表，根据最小跳数选择路径，最大跳数15跳，不适合大网络
2. OSPF协议，根据带宽选择最佳路径