云计算学习——5G网络技术

标签：ARP IP 主机 ping 网络 学习 IP地址 5G 数据包

系列文章目录

` 提示：仅用于个人学习，进行查漏补缺使用。
Day1 网络参考模型
Day2 网络综合布线与应用
Day3 IP地址
Day4 华为eNSP网络设备模拟器的基础安装及简单使用
Day5 交换机的基本原理与配置
Day6 路由器的原理与配置
Day7 网络层协议介绍一

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提示：写完文章后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

• 系列文章目录
• 前言
• • 例如：网络层的功能、IP协议、IP数据包格式、ICMP（网络控制报文协议）、ping命令、ARP协议
  • 1.网络层的功能
  • 2.IP协议
  • 3.IP数据包格式
  • 4.ICMP（网络控制报文协议）
  • 5.ping命令
  • 6.ARP协议
  • • • 工作原理：
      • ARP缓存：
      • 安全问题：
      • 代理ARP：
      • 免费ARP：
      • 常用ARP命令：
  • 补充：

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前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

例如：网络层的功能、IP协议、IP数据包格式、ICMP（网络控制报文协议）、ping命令、ARP协议

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

1.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

2.IP协议

• IP协议，全称为互联网协议（Internet Protocol），是TCP/IP协议族中的网络层协议。
• 功能：
  1. 寻址：IP协议通过分配唯一的IP地址给网络中的每一台设备，确保了数据能够在复杂的网络环境中准确地找到目的设备。IP地址分为私有IP地址和公有IP地址，其中私有IP地址在本地网络内部使用，公有IP地址则在互联网上公开使用。
  2. 路由选择：IP协议负责确定数据包从源主机到目的主机的路径。它使用路由表来指导数据包的选择，路由表包含了网络中各条路径的信息，决定了数据包将如何通过各个网络节点最终到达目的地。
  3. 分段与重组：由于不同的网络和通信链路对数据包的大小限制不同，IP协议能够将较大的数据包分割成较小的片段，以便于通过这些网络传输。到达目的主机后，IP协议会负责将这些数据包片段重新组装成原始的数据包。
  4. 数据报传送：IP协议采用数据报（Datagram）的方式传输数据。每个数据报包含完整的目标地址信息，这样每个数据报就可以独立到达目的主机，即使其他数据报出现丢失或损坏，也不会影响其他数据报的传输。
  5. 面向无连接通信：与TCP协议不同，IP协议是一种无连接的协议。这意味着在数据传输开始之前，不需要在源和目的之间建立一个持久的连接。每个数据报都是独立传输的，并不保证一定会按顺序到达，也不保证每个数据报都一定能到达目的地。

3.IP数据包格式

1. 版本号（4位）：表示IP协议的版本。目前广泛使用的IP版本是IPv4，其版本号为4。IPv6的版本号为6。
2. 首部长度（4位）：以4字节为单位，表示IP首部的长度。最小值为20字节（固定部分），最大值为60字节（包括可变部分）。
3. 服务类型（8位）：这个字段用于指示数据包的优先级和服务类型，但它现在大多数情况下不被使用。
4. 总长度（16位）：表示整个IP数据包的长度，包括首部和数据部分，单位为字节。
5. 标识（16位）：用于标识数据包的唯一编号，对于分片的数据包，这个字段会被重新赋值。
6. 标志（3位）：用于标识数据包的某些特殊信息，如是否允许分片等。
7. 片偏移量（13位）：当数据包被分片时，这个字段用于指示数据片在原始数据中的位置。
8. 生存时间（8位）：也称为TTL（Time To Live），每经过一个路由器该值减一，当值为0时，数据包将被丢弃。
9. 协议（8位）：表示上层协议的类型，如TCP、UDP等。
10. 首部校验和（16位）：用于检验IP首部的完整性，确保在传输过程中没有被篡改。
11. 源IP地址（32位）：表示数据包发送者的IP地址。
12. 目的IP地址（32位）：表示数据包接收者的IP地址。

4.ICMP（网络控制报文协议）

• ICMP（Internet Control Message Protocol）是一个网络层协议，用于在IP主机、路由器之间以及主机与路由器之间发送控制消息。这些消息用于提供有关网络通信问题的反馈，而不是用于传输用户数据。
• ICMP消息可以是差错报告或操作指令。差错报告通常用于指示处理过程中出现的问题，例如数据包无法到达目的地（目的地不可达）、数据包太大无法处理（参数问题）、接收数据包时出现校验和错误等。操作指令则包括请求回复的回显请求（Echo Request，通常用于ping命令）和时间戳请求等。
• ICMP的主要功能：
  1. 差错报告：当IP层遇到无法处理的情况时，会发送ICMP差错报告消息。例如，如果一个数据包由于网络问题无法到达目的地，路由器会发送一个ICMP目的地不可达消息给源主机。
  2. 回显请求与回显应答：通常用于测试网络连接的连通性。发送方发送一个ICMP回显请求（Echo Request）消息，接收方收到消息后，会发送一个ICMP回显应答（Echo Reply）消息回复发送方。
  3. 时间戳请求与时间戳应答：用于获取网络设备的时钟信息，可以用于网络时间同步。
  4. 路由器通告：用于路由器向主机通告某些信息，例如路由器之间的路由变化。
  5. 重定向：当一个路由器发现一个更佳的路径到某个网络或主机时，它会向源主机发送一个ICMP重定向消息，告诉源主机使用新的路径。
• ICMP结构：
  • 类型（8位）：表示ICMP消息的类型。
  • 代码（8位）：表示消息的具体类型，与类型字段一起确定消息的用途。
  • 校验和（16位）：用于检验ICMP消息的完整性。
  • 数据（可选）：根据不同类型的ICMP消息，可能包含不同数量的数据。

5.ping命令

• 功能：
  • ping命令是计算机网络中一个非常常用的诊断工具，它用于测试网络连接的可达性和质量。
  • ping命令通过发送ICMP（Internet Control Message Protocol）回显请求消息到目标主机，并等待目标主机返回响应，来检查数据包是否能够成功到达目标主机以及往返所需的时间。
• 常用格式：
  • 输入"ping /?"可以查看有哪些命令：

• 以下是一些常用的ping命令及其详细说明：

1. 基本ping命令

	ping 目标主机或IP地址

用来检测与目标主机之间的网络连接。如果目标主机在线并且网络配置正确，将收到回复。

	2. 指定ping次数

ping -c 4 目标主机或IP地址

发送4个ICMP数据包到目标主机，并等待回应。这个选项适用于只想测试少数几个数据包的情况。

     3. 指定数据包大小

ping -s 1000 目标主机或IP地址

可以指定发送的数据包大小，这里设置为1000字节。这有助于测试网络在处理大型数据包时的性能。

     4. 设置ping间隔

ping -i 2 目标主机或IP地址

设置了发送ICMP请求之间的时间间隔为2秒。

     5. 指定TTL值

ping -t 10 目标主机或IP地址

TTL（Time To Live）是数据包在网络中可以经过的最大路由器数量。通过设置TTL，可以限制数据包在网络中的传播。

     6. 持续

ping -t 目标主机或IP地址

不断地ping目标主机直到你手动停止（通常是按**Ctrl+C**）。它用于持续监视网络连接。

     7. 限制ping的超时时间

ping -W 1000 目标主机或IP地址

这里设置了等待目标主机回应的超时时间为1000毫秒。如果目标主机在这个时间内没有回应，则ping命令会认为请求超时。

     8. 反转地址解析

ping -a 目标主机或IP地址

如果目标主机有一个有效的DNS条目，该命令将解析并显示目标主机的IP地址对应的域名。

     9. 仅输出结果摘要

ping -q 目标主机或IP地址

该命令仅输出ping操作的最终结果摘要，而不显示每个数据包的状态。

     10. 禁用路由记录

ping -r 0 目标主机或IP地址

此命令禁用路由记录，这意味着不会记录数据包经过的路由器。

     11. 显示网络接口

ping -I 接口名 目标主机或IP地址

6.ARP协议

• ARP协议（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是用于将网络层的IP地址解析为链路层的物理地址（MAC地址）的协议。它在局域网中起着至关重要的作用，因为它使得不同主机之间能够通过物理网络段进行通信。

工作原理：

ARP协议的工作过程大致如下：

     1. **ARP请求**：当一个节点需要向局域网内的另一个节点发送数据包时，它会首先检查自己的ARP缓存表（一个存储IP地址与MAC地址映射关系的表格），以确定目标IP地址对应的MAC地址。
     2. 如果缓存表中没有这个映射关系，源节点会广播一个ARP请求。这个请求包含源节点的IP地址和MAC地址，以及目标节点的IP地址（MAC地址字段为全0）。
     3. 局域网内的所有节点都会接收到这个ARP请求，但只有目标节点会响应。目标节点会将自己的MAC地址发送回源节点。
     4. **ARP响应**：源节点接收到ARP响应后，会将目标IP地址与对应的MAC地址存入自己的ARP缓存表中，以便将来使用。
     5. 源节点现在可以使用这个MAC地址将数据包发送给目标节点。

ARP缓存：

ARP缓存是存储在每台计算机上的一个表，它包含最近解析的或手动输入的IP地址与MAC地址的映射关系。这样可以减少需要发送ARP请求的次数，提高通信效率。

安全问题：

ARP协议存在一些安全隐患，最常见的是ARP欺骗（或称为ARP攻击）：

• 中间人攻击：攻击者通过发送伪造的ARP响应，使得流量被重定向到攻击者的机器上，然后再转发到真正的目标节点。这样，攻击者可以窃听或篡改数据。
• ARP毒化：攻击者通过在局域网内广播伪造的ARP记录，来覆盖现有的ARP缓存条目。

代理ARP：

代理ARP是一种机制，允许一台设备（如路由器）代表另一个网络中的设备响应ARP请求，这对于连接不同网络段非常有用。

免费ARP：

免费ARP（Gratuitous ARP）是一种没有特定目标的ARP请求，用于宣告发送者的MAC和IP地址。它通常在网络上检测是否有重复的IP地址。

常用ARP命令：

• arp -a：列出本机的ARP缓存表。
• arp -d：从ARP缓存表中删除条目。
• arp -s：向ARP缓存表中添加静态条目。

华为ARP相关命令：

     1. **显示ARP缓存表**

display arp

显示当前设备的ARP缓存表，包括IP地址、MAC地址、类型（静态或动态）、以及接口信息。

     2. **添加静态ARP条目**

arp static IP地址 MAC地址 [interface 接口名称]

通过这个命令，你可以手动添加一个静态ARP条目。静态ARP条目不会因为超时而自动删除，需要手动删除。

     3. **删除ARP条目**

undo arp static IP地址

这个命令用于删除之前手动添加的静态ARP条目。

     4. **删除所有动态ARP条目**

clear arp cache

这个命令会清空ARP缓存表中所有的动态条目。

     5. **删除指定接口上的ARP条目**

clear cache interface 接口名称

用于删除指定接口上的ARP条目。

     6. **查看ARP配置**

display arp configuration

查看当前ARP的配置信息，包括是否启用了ARP功能、ARP缓存超时时间等。

     7. **设置ARP缓存超时时间**

arp timeout 秒数

设置ARP缓存条目的超时时间，当超过这个时间没有被刷新时，条目将被自动删除。

     8. **设置ARP学习方式**

arp learn开启 | 关闭

开启或关闭设备自动学习ARP条目的功能。

     9. **设置ARP广播抑制**

arp broadcast-suppress 抑制次数

设置允许的ARP广播请求次数。超过这个次数的ARP请求将被抑制，以防止ARP广播风暴。

     10. **设置ARP回复抑制**

arp reply-suppress 抑制次数

设置允许的ARP回复次数。超过这个次数的ARP回复将被抑制。

     11. **设置ARP表项数量限制**

arp max-entries 数量

限制ARP缓存表中的最大条目数量。

     12. **设置ARP老化时间**

arp age-time 秒数

设置ARP条目的老化时间，即动态ARP条目在没有刷新的情况下，被保留在缓存表中的时间。

补充：

本章的Xmind导图与笔记如下，需要自取：
	链接：https://pan.baidu.com/s/1PZgJAhJjTzgat64AzpZFJw?pwd=1234
	提取码：1234

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