计算机网络主之网络层

计算机网络之网络层

网络层基础

的使用场景下，所有的网络层设备应该遵循的标准，配合完成某项网络层的功能。协议之间也有依赖关系，IP协议依赖于ARP协议。

• IP协议

• ARP协议

• ICMP协议

• IGMP协议

ARP协议

APR定义

ARP（Address Resolution Protocal）地址解析协议：根据IP地址获取实际上的物理地址（Mac地址），但仅仅限于局域网内部，用来确认消息数据应该发送到哪台主机上（Mac地址）。

ARP执行流程

1. 主机A需要发送数据到局域网内部的主机B，A会首先将包含目标IP地址的请求广播到局域网上的所有主机，局域网内部的所有主机接受到此消息后，对比消息中的目标IP地址和自身的IP地址，如果相同，则返回自己的Mac地址给A主机。
2. 主机A接受到B返回的Mac地址后，将B的IP地址和Mac地址缓存到本地并保留一段时间，下次发送时直接从缓存中就可以查到目标B地址的Mac地址，从而可以直接发送数据。

ARP欺骗

APR协议的执行过程默认信任局域网内的所有服务器，但是如果主机A访问主机B,向局域网内的所有主机发起ARP广播，主机C冒充主机B,返回自己的Mac地址，那么以后主机A发送给主机B的消息都会发给主机C。这就是ARP欺骗。

ARP命令

arp -a  //查看本机的ARP缓存
arp -s 192.168.10.1 08-60-83-e8-d0-ce //指定某个IP地址对应设备的mac地址，指定后就不需要arp协议广播获取了

ICMP协议

ICMP定义

ICMP协议（Internet Control Message Protocol）,internet控制报文协议，作用是检测网络故障，确认两个IP地址之间的联通性。

TTL

TTL(TIME TO LIVE)：TTL字面意思是存活时间，实际上指的是一个网络包在网络上通过的最大的网段数量，TTL是IP协议报文中一个8 bit的字段。IP数据包在网络上每经过一个路由器转发（网段），TTL减1，如果减为为0，则此数据包会被路由器丢弃。TTL最大的作用是避免IP数据包在网络上死循环，无线转发，节省网络资源。

常用命令

ping命令：Packet Internet Grope，因特网包嗅探器，用于测试网络连接量的程序。ping程序会发送一个ICMP回声请求消息，并监测是否可以收到回应。
ping -t 192.168.1.1 // 永远ping下去
ping -n 10 192.168.1.1 //指定ping的次数
ping -i 1 102.168.1.1 //指定TTL的数量（TTL可能被耗尽）
ping -l 64 1 102.168.1.1//指定数据包的大小

1.ping请求超时，代表着发送的数据包可以到达目标服务器，但是无法返回数据包（原因可能很多）
2.ping目标不可达，代表者发送的数据包无法到达目标服务器（可能由于发送路径的路由器无法确定转发路径，路由表中没有）

pathping命令（windows支持）：跟踪网络报的转发路径，显示的轨迹路径更详细
tracert命令（都支持）：跟踪网络包路径

IGMP协议

IGMP定义

IGMP：Internet Group Managment Protocol。因特网组播协议，该协议运行在主机和组播路由器之间。即在局域网内发送一分数据，所有局域网内的其他计算机都可以收到消息，但是对于发送的这一方，只需要发送一份。IGMP是配置在路由器上，路由器会定时监控局域网内的服务器是否绑定了此多播，如果绑定了就给这些主机发送对应的消息。

• 单播（点对点）：一台主机发送信息到另一台主机
• 广播（点到所有节点）：局域网内的一台主机A发送消息，局域网内的所有其他主机都可以接受这个消息，主机A只需要发送一份即可
• 组播（多播点到部分绑定节点）：局域网内一台主机A（路由器）发送消息，那么绑定了A地址其他主机可以收到对应消息（可选择绑定或者不绑定），IGMP协议使用组播。

IP协议

• 静态路由：由网络管理员手动配置某个网段如何转发，需要管理员手动配置所有未与该路由器直连的网络路由规则，即要到某个未直连的网咯下一跳给哪个路由器，这种方式配置的路由器

• 动态路由：路由器自己根据RIP协议，周期性向与自己直接连接的路由器发送自己可以到达的网段，通过这种方式，让路由器学习到达某个网段的所有路由路径。

• 路由的注意点：每个路由器需要配置到目标网段的路由规则（下一跳往哪里跳），只要不是与路由器直接相连的网路，都需要配置。

  **例如路由器A到192.169.5.0网段，需要经过过192.169.2.0、192.169.3.0、192.169.4.0 三个网段的路由器，**A可以ping通192.169.5.0，并不意味着，A可以ping通192.169.4.0 ，因为192.169.2.0网段配置了到192.169.5.0网段路由规则，但是不一定配置了到192.169.4.0 网段的路由规则，这种情况下192.169.2.0不知道到192.169.4.0如何走。

IP协议报文

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