网络工程师学习笔记——网络互连与互联网（二）

IP地址

是电脑在互联网上进行进行通信的“身份证”

是网络号+主机号 网络号代表所处的网段，而主机号则代表电脑

ipv4有232个ip地址大约43亿

其中又分为A、B、C、D、E类地址

A：1.0.0.0~127.255.255.255（首位0）

B：128.0.0.0~191.255.255.255（10）

C：192.0.0.0~223.255.255.255（110）

D：224.0.0.0~239.255.255.255（组播地址）

E：240.0.0.0~255.255.255.255（保留地址）

将ip地址和子网掩码进行异或运算就可以得到：网络地址

特殊的ipv4：

• 0.0.0.0 主机端，表示不知道本地ip的情况下，表示本机 或者是路由表默认的路由

• 255.255.255.255 广播地址

• 169.254.0.0/16 表示在获取动态ip地址失败时候分配的ip DHCP获取失败

• 127.0.0.0 本地环回地址，如果能够ping通，证明本地的tcp/ip协议安装没问题

• RFC1918私有地址

  • 10.0.0.0/18 一个网络

  • 172.16.0.0~172.31.0.0 16个网络

  • 192.168.0.0~192.168.255.255 256个网络

• 常见组播地址

  • 224.0.0.5 运行OSPF的路由器

  • 224.0.0.6 OR和BDR的组播接收地址

  • 224.0.0.9 RIP v2组播更新地址

IP协议数据单元

其中的字段有如下：

• 版本号（占4位）：如果是ipv4那么版本号就是4（0100）,ipv6就是6（0110）

• IHL（4字节的倍数）：最小为5，即20字节

• 服务类型（8位）：区分不同的可靠性，优先级等

• 总长度（16位）：包含IP头部在内的数据单元的总长度

• 标识符（16位）：唯一标识数据报的标识符

• 标志（3位）：包含三种；一个是Ｍ标志，用于分段和重装配；另一个用于禁止分段标志；还没有启用

• 段偏置值（13位）：指明该段处于在原来数据报中的位置

• 生存期（8位）：表示经过路由器的跳数，0~255，最多255跳，TTL每进过一个路由器减一

• 协议（8位）：上层协议，其中ICMP协议号：1 TCP：6 UDP：17

• 头部校验和（16位）：其中ipv4才有，ipv6没有

• 源地址（32位）

• 目的地址（32位）

• 选项+填充（0~40位）：

• 用户数据：加上ip头部，最长不超过65535字节

ip分片

原因：ip报文最大的数据为65535字节，但是以太网的最大传输帧为1500字节

MF：要是为1代表后面还有分片，为0则代表没有

偏移量：前一次的数据量/8

注意：如果当数据分片真实的数据不能够被8整除，就要选择该以太网最大的传输单元以下的MTU

ipv6不进行分片，因为发送数据时，直接发送最小的MTU

ip数据报文

ICMP协议（控制报文协议）

和ip协议相同，同属于网络层，但是icmp报文封装在ip数据报中发送

主要作用就是：传递控制，差错，查询

ping发送的就是icmp报文

当ping出现反馈超时或者不可达时，可能的原因是防火墙过滤了

缺路由：主机不可达

icmp的主要应用：ping和tracert

应用（三层节点会出现TTL减一的现象）

tracert 出现* 可能的原因是NAT技术和防防火墙，做了安全隔离的

ARP

（地址解析协议—将ip地址转为MAC地址）

ARP报文封装在以太网里面，ARP是广播的形式发送的

ARP表 arp -a 是查看自己电脑的arp表的信息的

ARP操作：

• request：广播

• reply：单播

免费ARP用于检测ip地址是否冲突

以太网中的目的MAC地址全是F：FF-FF-FF-FF-FF-FF

ARP报文中的目的MAC地址全是0：00-00-00-00-00-00

代理ARP:同一网段、不同物理网络上的计算机之间，通过代理ARP实现相互通信

ARP地址解析步骤

（假设主机A、B在同一网段要进行通信A给B发信息）：

<1>首先A主机先查看自己的ARP表，如果ARP表中有对应主机B的ARP信息，主机A直接利用表中的MAC地址，对ip数据包进行帧封装，并将数据包发送给B

<2>如果找不到对应的B的ARP表相关信息，将缓存该数据报文，然后以广播的形式发送一个ARP请求报文，报文中封装了源ip地址（主机A），源MAC地址（A），和目的ip地址（B）和全为0的目的MAC地址，该网段上的所有主机都可以接受到该请求，但是只有能够对应上目的ip地址的主机才能够被请求

<3>主机B比较自己的ip地址和目的ip地址，相同进行如下处理：将源ip地址和源MAC地址存入自己的ARP表中，然后在以单播得到形式发送ARP报文给主机A，其中包含了自己的MAC地址

<4>主机A收到单播后，将主机B的MAC地址存入自己的ARP表中，用于后续报文的转发，同时将ip数据报进行封装发送出去