04.网络层协议及IP编址

EAX

2021 年 08 月 20 日

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HCIA 网络/ip技术

# 网络层协议及IP编址

IP报文头部：20B（固定长度）~60B，不定长

##  		参数

#### 					version

4bit，版本，IPv4/v6

#### 					HeaderLength

头部长度，表示IP报文头部的长度(20B~60B)

#### 					type of service(TOS)

差分服务域，用于表示报文的优先级，值越大越优先处理，常用于QOS

#### 					total length

总长度，表示IP报文的头部长度+有效载荷的总长度，最大支持65535B

#### 					ldentification

标识位，采用主机每发送一个报文+1的方式，用于判断包分片是否属于同一数据报文的分片

#### 					flags

标记位 ，共3bit，用于判断该数据是否分片，如果在分片的情况下，该包分片是否属于最后一个包分片						第一个比特位取值为0时，做保留  
						第二个比特位取值为0时，表示支持分片或需要分片，取值为1时，表示不能分片或不需要分片
						第三位比特位取值为0时，表示该包分片是最后一个包分片，取值为1时，则表示后面还有其他的包分片

#### 					fragmentoffset

12bit，片偏移，用于标识该包分片在原数据报文中的位置
					 （标识、标记、片偏移用于报文的分片，以及报文的重组）

#### 					TTL

生存时间，取值范围0-255（单位为S），一般设备发送数据的TTL的初始值为255，每经过一台设备减1，				当收到TTL值为0或减为0的报文时，直接丢弃，并且回复一个ICMP的TTL超时消息

#### 					 protocol

8bit，协议字段 ，标识（上层）协议类型，与type和SNAP字段作用相似
					 			1--->ICMP
								 6--->TCP
								17--->UDP
								89--->OSPF

#### 					 Header Checksum

16bit，头部校验，用于校验IP报文头部

#### 					 Source IP Address

32bit，源IP地址

#### 					 Destination IP Address

目的IP地址

#### 					 Options

可选项，0-40B

#### 					 Padding

填充字段
PS：在三层（网络层）中数据转发是基于目的IP地址进行转发的

## IP编址

32bit/4B，通常采用点分十进制表示，如192.168.1.1（为了方便读写）
IP地址的范围：0.0.0.0-255.255.255.255
IP地址由网络位和主机位两部分组成：
		网络位：用于确定要一个网段
		主机位：用于确定该网段中IP的数量

### 		IP地址的分类

#### 				A类

0.0.0.0-127.255.255.255
						第一个字节高比特位的第一位固定为0（自然掩码8）

#### 				B类

128.0.0.0-191.255.255.255
						 第一个字节高比特位的前两位固定为10（自然掩码16）

#### 				C类

192.0.0.0-223.255.255.255
						 第一个字节高比特位的前三位固定为110（自然掩码24）

#### 				D类

224.0.0.0-239.255.255.255(用于组播)
						第一个字节高比特位的前四位固定为1110

#### 				E类

240.0.0.0-255.255.255.255（做保留，用于研究）
						第一个字节高比特位的前四位固定为1111

#### 		   特殊地址：

0.0.0.0--->保留地址
				255.255.255.255--->广播地址
				127.0.0.0-127.255.255.255--->环回测试地址

#### 		   私有地址

A类私有地址：10.0.0.0-10.255.255.255
				 B类私有地址：172.16.0.0-172.31.255.255
				 C类私有地址：192.168.0.0-192.168.255.255

### 子网掩码

32bit/4B，采用点分十进制表示
取值为1时代表网络位，取值为0时代表主机位
网络地址：网络位+主机位（全0）、
广播地址：网络位+主机位（全1）
网段=网络地址+掩码
作用：结合网络地址确定一个网段
每个网段中有两个特殊地址：一个主机位全0（网络地址），一个主机位全1（广播地址），这两个特殊地址不能分配给主机使用

### 网关

用于接收本网段的流量，并转发到其他网段

##### VLSM

可变长子网掩码
				背景：
						   有类IP地址的缺陷：造成大量的IP地址的浪费
				解决办法：VLSM
				原理：网络位向主机位借位
				计算原则：先多后少

### ICMP

网络控制消息协议，协议号为1，该协议封装在IP协议之上，属于TCP/IP协议簇中的网络层协议

#### 作用

用于传递网络中的差错、查询以及控制等信息，常用于收集网络信息、排错以及网络故障定位

#### 常用工具

ping：用来检测网络的连通性
		tracert：用来路由追踪

####  报文类型

echo-request：ICMP回显请求报文
		echo-reply：ICMP的回显响应报文

#### 报文的格式

帧头+IP头+ICMP+DATA数据+帧尾

#### ICMP报文的不同描述

type     code     描述
				 0			0         reply
				 3			0	 网络不可达
				 3			1 	目的不可达
				 3			2	 协议不可达
				 3			3	 端口不可达
				 5			0	 重定向
				 8			0	 request
				11		   0 	TTL超时消息

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