网络：数据链路层 ARP ICMP ping命令 路由器 NAT网关 动态路由算法 OSPF BGP

1 数据链路层

• 集线器hub：采取广播模式，会将数据发给所有的目标源，即没有大脑的交换机

• 在物理层的数据内容基础上，最前面封装了【目的mac地址】【源mac地址】【类型】，即14字节以太网首部；最后面封装了【CRC】循环冗余检测，检测是否在发送过程中出现错误

  目的地址	源地址	帧类型	数据	CRC
  6字节	6	2	46～1500	4

  • 数据链路层解决收件人、发件人、错误检测

• 交换机

  1）转发表：交换机会学习，记录每台机器的mac地址在哪个口，记录在转发表；由于机器的IP会变所有会更新

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2 网络IP层

2.1 ARP协议

• 已知IP地址，求MAC地址；Address Resolution Protocol

1）维护一张ARP表：IP和MAC地址的映射

arp -a #查看ARP表

2）ARP数据报文格式：28字节ARP请求/问答，op=1表示请求，op=2表示问答

以太网首部	硬件类型	协议类型	硬件地址长度	协议地址长度	op	发送端以太网地址	发送端IP地址	目的以太网地址	目的地址
14字节	2	2	1	1	2	6	4	6	4

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2.2 ICMP协议

• Internet Control Message Protocol；主机与路由器之间传递控制信息，包括报告错误、交换受限控制和状态信息等

  1）ping命令和tracert命令：基于ICMP，ICMP是封装在IP包里面的，以下为IP数据报格式：

4位版本	4位首部长度	8位服务类型(TOS)	16位总长度(字节数)
16位标识			3位标志	13位片偏移
8位生存时间(TTL)		8位协议	16位首部检验和
32位源IP地址
32位目的IP地址
选项(如果有)
数据

​ 2）ICMP报文：封装在IP包里面，作为侦察兵，以下不包括IP头部分为ICMP报文

IP头

类型TYPE(8位)

代码CODE(8位)

校验和(16位)

根据类型和代码不同而不同

​ 3）ping命令：主动请求TYPE=8，主动请求应答TYPE=0

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2.3 路由器

• 将多个区域网相连，每个区域网的出口叫网关Gateway，路由器有多个网口或网卡
• 网关：三层转发设备，即MAC头和IP头取下来，根据自己的路由算法，选择另一个网口加上IP头和MAC头发出去，往往是一个路由器
• 静态路由：路由器上配置一条一条的规则

#windows查看路由表
route print

#Linux查看路由表,有2种方式
route #内核的路由表
netstat -rn

• 转发网关：源IP和目标IP没有变，只有每到一个新的区域网源MAC和目标MAC在不断的变，直到找到目标IP为止

  下一跳：某个IP将这个IP地址转换为MAC放入MAC头

• NAT网关：Network Address Translation

  • 目标IP即为对方的公网IP(国际身份)，不能是对方的区域网IP(国内身份)，会有一个映射表去映射到公网IP

  • 源IP 刚开始为本机的区域网IP(国内身份)，网络包到达公网时，需 源IP 要把自己的国内身份改为国际身份，即改为自己区域网内的公网IP。即出国了，身份证需要换成护照了

#Linux下抓包
tcpdump

• 桥接模式：将主机网卡与虚拟机的网卡利用虚拟网桥进行通信，公用同一个网卡；和主机是平级关系，无需虚拟网卡

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3 应用层协议

3.1 动态路由算法

• 距离矢量路由：distance vector routing，基于Bellman-Ford算法(最短路径算法)。例如应用层基于UDP的RIP路由协议，适用于小于15跳的小型网络

• 好消息传得开，坏消息传得满

• 每次发送需要发送整个全局路由表

• 链路状态路由：link state routing，基于Dijkstra算法(最短路径算法)。

• 只广播【更新的】或【改变的】网络拓扑。使得更新信息更小，节省带宽和CPu利用率

3.2 动态路由协议

• OSPF协议：Open Shortest Path First，基于IP和链路状态路由算法，开放式最短路径有限

• 主要应用于数据中心内部，用于路由决策，称为内部网关协议IGP

• BGP协议：Border Gateway Protocol**，**基于TCP，边界网关协议；路径矢量路由升级版