网络层:IP数据格式和ARP转发原理
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网络层功能
一、网络层作用
进行逻辑地址选址和不同网络之间的路径选择
1.定义了基于ip协议的逻辑地址
2.连接了不同的网络媒介
3.选择数据通过网络的最佳路径
二、ip数据包格式
1.版本字段：版本（Version）：该字段包含的是IP的版本号，4bit。目前的IP的版本为4（即IPv4）.
2.首部长度（Header Length）：该字段用于的表示IP数据包头长度，4bit。IP数据包头最短为20字节，但是其长度是可变的，具体长度取决于可选项字段的长度。
3.优先级与服务类型（Priority ， Type of Service）：该字段用于表示数据包的优先级和服务类型，8bit。通过在数据包中划分一定的优先级，用于实现Qos（服务质量）的要求。
4.总长度（Total Length）：该字段用以指示整个IP数据包的长度，16bit。最长的为65535字节，包括包头和上层数据。
5.标识符（Identification）：该字段用以表示IP数据包的标识符，16bit。当IP对上层数据同一个数据进行分片，分配同一组编号，然后将这些编号放入标识符字段中，保证分片不会被错误的重组。
6.标志（Flags）：标准字段，3bit。对当前的包不能进行分片，或当一个包被分片后，最后一个分片是否已发出。
7.段偏移量（Fragment Offset）：该字段用于表示段偏移量，13bit。包含的信息是指在一个分片序列中如何将各分片重新连接起来。
8.TTL(Time to live):用于表示IP数据包的生命周期，8bit。一个数据包每经过一个路由器，TTL将减去1.当值为0时，该数据包将被丢弃。可以防止数据包在网络中无线循环，造成网络拥堵。
9.协议号（Protocol）：协议字段，8bit。用以指示带IP数据包中封装的是哪一种协议，是TCP还是UDP，TCP的协议号是6，UDP的是17.
10.首部校验和（Header Checksum）：该字段用于表示校验和，16bit。用来校验数据有没有被改动过。
11.源IP地址（Source IP Address）：该字段表示数据包的源地址，32bit。
12.目标IP地址（Destination IPAddress）：该字段用于表示数据包的目的地址，32bit。
13.可选项（Options）：可选项字段根据实际情况可变长，可以和IP一起使用的选项有多个。可选项后就是上层数据。
三、 ICMP协议
icmp：用于联通性测试和信息反馈通过ip数据包封装
包含ping：源到目标的联通性检测
tracert：测试经过各连接设备的联通性一般用于定位和调试故障
window常用命令
t 参数会一直不停的执行ping
ping -a 参数可以显示主机名称
-i 参数可以设定ping包的大小 (linux系统下 -s)
-n 指定发送包的个数 (-c)
-S 指定源IP去ping (-I)
跟踪路由路径命令：
window： tracert IP/域名 linux:traceroute IP/域名
跟踪路由路径命令
tracert IP/域名（traceroute IP/域名）
arp -a 查看ARP缓存表
arp -d 清除ARP缓存表
arp -s IP MAC ARP静态绑定
ARP工作原理
1.PC1想发送数据给PC2，会先检查自己的ARP缓存表。
2.如果发现要查找的MAC地址不在表中，就会发送一个ARP请求广播，用于发现目的地的MAC地址。ARP请求中包含PC1的MAC地址和IP地址，以及PC2的IP地址和目的MAC地址（此时为广播MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF）。
3.交换机收到数据包后先进行学习，将PC1的MAC地址和对应接口口记在MAC地址表中，之后查找MAC地址表没有PC2的地址，广播做泛洪处理，除PC1外所有主机收到ARP 请求消息，所有主机会对照自己的IP地址，PC2对应上即进行单播方式回应，并将PC1的IP地址和MAC地址记录在自己的ARP表内，其他主机则丢弃消息。
4.PC2回应的数据包，源IP与源MAC地址为自己的，目的IP与目的MAC地址为PC1的，经过交换机，交换机进行学习，将PC2的MAC地址与对应接口记录在MAC地址表中，再查询MAC地址表，目的MAC地址为PC1，发送给PC1，PC1收到数据，里面有PC2的MAC地址，记录到自己的ARP缓存表中，这时两台主机的ARP缓存表中都已经有对方的MAC地址与IP地址，两台主机已经可以实现单播通信。
静态绑定的ARP条目会在关机或重启后消失，动态学习的ARP老化时间是120s，静态绑定的ARP条目则会在关机或重启后消失。
交换机有MAC地址表1.mac地址 2.vlanid 3.端口号
交换机查看mac地址表:dis mac-address