ネットワーク層プロトコルの概要--pingコマンドとARPプロトコル

ネットワーク層の機能

■IPプロトコルに基づいて論理アドレスを定義します
■さまざまなメディアタイプに接続します■
データがネットワークを通過するための最適なパスを選択します

IPパケット形式

TCP / IPプロトコルは、インターネット上で送信されるIPデータグラムと呼ばれるパケットを定義します。これはハードウェアとは関係のない仮想パケットであり、ヘッダーとデータの2つの部分で構成されます。ヘッダーの最初の部分は固定長、すべてのIPデータグラムに合計20バイトが必要です。ヘッダーの固定部分の後にいくつかのオプションフィールドがあり、その長さは可変です。

IPデータグラムヘッダーの固定部分のフィールド

バージョン： 4桁を占め、IPプロトコルのバージョンを参照します。両方の当事者が使用するIPプロトコルのバージョンは同じである必要があります。最近広く使用されているIPプロトコルのバージョン番号は4（つまり、IPv4）です。IPv6は引き続き幼い頃。

ヘッダーの長さ：4ビットを占め、表現できる最大の10進値は15です。したがって、このフィールドで表現される数値の単位は32ビットワード（1つの32ビットワード長は4バイト）であることに注意してください。 IPヘッダーの長さが1111（10進数で15）の場合、ヘッダーの長さは60バイトになります。IPパケットのヘッダーの長さが4バイトの整数倍でない場合は、入力する必要があります。したがって、データ部分は常に4バイトです。IPプロトコルを実装する方が便利です。ヘッダーの長さを60バイトに制限することの欠点は、十分でない可能性があることです。これの目的は次のとおりです。ユーザーがオーバーヘッドを最小限に抑えることを期待します。最も一般的に使用されるヘッダーの長さは20バイト（つまり、ヘッダーの長さは0101）であり、現時点ではオプションは使用されていません。

サービス：8ビットを占有し、より良いサービスを取得するために使用されます。このフィールドは、古い標準ではサービスタイプと呼ばれていましたが、実際には使用されていません。1998年に、IETFはこのフィールドの名前をDifferentiated Services（DS）に変更しました。このフィールドは、差別化されたサービスを使用する場合にのみ機能します。

全長：全長は、大文字とデータの合計の長さをバイト単位で表します。全長フィールドは16ビットであるため、データグラムの最大長は216-1 = 65535バイトです。 IP層各データリンク層には、フレーム形式のデータフィールドの最大長、つまり最大転送単位MTU（最大転送単位）を含む独自のフレーム形式があります。データグラムがリンク層フレームにカプセル化されると、このデータレポートの全長（つまり、ヘッダーとデータ部分）は、下のデータリンクレイヤーのMTU値を超えてはなりません。超えていない場合、フラグメント化されます。

識別（識別）：16のアカウンティング.IPソフトウェアカウンターがメモリに保持され、各データパケットが生成され、カウンターがインクリメントされ、このフィールドに値が割り当てられますが、識別「ID」はシリアル番号ではありません。 IPはい。接続のないサービスの場合、データグラムの順次受信の問題はありません。データグラムの長さがネットワークのMTUを超えるためにフラグメント化する必要がある場合、この識別フィールドの値がすべてのデータグラムの識別フィールドにコピーされます。同じ識別フィールドの値により、フラグメント化後の各データグラムを元のデータグラムに正しく再構築できます。

フラグ（フラグ）:。3つを占めていますが、MF（More Fragment）として記録された2つの意味のあるフィールドフラグの最低レベルのみです。.MF= 1は、「スライスあり」データグラムの背後にあることを意味します。フラグフィールドの中央のビットは、「フラグメント化できない」ことを意味するDF（Do n't Fragment）としてマークされています。フラグメント化は、DF = 0の場合にのみ許可されます。

スライスオフセット：13ビット。長い方のグループがスライスされた後、元のグループ内のスライスの相対位置。つまり、スライスが開始されるユーザーデータフィールドの開始点からの相対位置。スライスオフセットは8です。バイトはオフセット単位です。つまり、各フラグメントの長さは8バイト（64ビット）の整数倍でなければなりません。

存続時間：8ビットを占有します。存続時間フィールドの一般的に使用される英語の略語はTTL（Time To Live）で、ネットワーク内のデータグラムの存続期間を示します。このフィールドは、データグラムのソースによって設定されます。目的は、配信不能なデータグラムが制限なくインターネット上を循環して移動し、ネットワークリソースを無駄に消費することを防ぐことです。元の設計は、TTLの単位として秒に基づいていました。ルーターが通過するたびに、TTLはの期間から差し引かれます。データグラムがルーターによって消費される時間。データがルーター上のルーターによって消費される時間が1秒未満の場合、TTL値は1減少します。TTL値が0の場合、データグラムは破棄されます。

プロトコル：8ビットを占有します。プロトコルフィールドは、このデータグラムで伝送されるデータに使用されるプロトコルを示します。これにより、宛先ホストのIP層は、データ部分に引き渡される処理プロセスを認識します。詳細については、を参照してください。記事の最後に注意してください。

ヘッダーチェックサム：16ビットを占有します。このフィールドはデータグラムのヘッダーのみをチェックし、データ部分は含みません。これは、データグラムがルーターを通過するたびに、大文字のチェックサムを再計算する必要があるためです（サバイバルなどの一部のフィールド）時間、フラグ、チップオフセットなどが変わる可能性があります）、データ部分をチェックしないと、計算のワークロードを減らすことができます。
送信元アドレス：32ビット。
宛先アドレス：32ビット。

IPデータグラムヘッダーの可変部分

IPヘッダーの可変部分はオプションのフィールドです。オプションフィールドは、トラブルシューティング、測定、およびセキュリティ対策をサポートするために使用されます。内容は非常に豊富です。このフィールドの長さは、1バイトから40バイトの範囲で可変です。一部のオプションアイテムは1バイトのみを必要とし、これには1バイトのオプションコードのみが含まれますが、一部のオプションは複数のバイトを必要とし、これらのオプションは1つずつスプライスされ、間にある必要はありません。セパレーター、最後にすべて0のパディングフィールドを入力して、4バイトの整数倍にします。
ヘッダーの可変部分を増やしてIPデータグラムの機能を向上させますが、ヘッダーの長さもIPデータグラム変数これにより、各ルーターのデータグラム処理のコストが増加します。実際、これらのオプションが使用されることはめったにありません。新しいIPバージョンIPv6では、IPデータグラムヘッダーの長さが固定
されています。現在、これらのオプションは次のように定義されています。

1.セキュリティと処理の制限（軍事分野で使用）
2。パスを記録する（各ルーターにIPアドレスを書き留めさせる）
3。タイムスタンプ（各ルーターにIPデータグラムを書き留めさせる）各ルーターのIPアドレスを通過させるおよび現地時間）;
4.ルーズソースルート（データグラム用に通過する必要がある一連のIPアドレスを指定します）;
5.厳密なソースルート（ルーズオリジンルーティングと同様ですが、これらの指定されたアドレスのみを渡す必要があり、他のアドレス）。
これらのオプションはほとんど使用されない、といないすべてのホストとルータは、これらのオプションをサポートしています。

ICMPプロトコル

1. ICMPプロトコル（インターネット制御メッセージプロトコル）

1）ICMPは「エラー検出およびフィードバックメカニズム」です
。2）IPデータパケットによってカプセル化されます
。3）エラーおよび制御メッセージの送信に使用されます。

2.ICMPプロトコルのカプセル化

1）ICMPはネットワーク層プロトコルに属します
2）ICMPデータのカプセル化プロセス

3. ICMP（Ping）の基本的な使用法

1）

Pingコマンドの基本形式2）WindowsシステムでのPingコマンドの共通パラメーター

パラメータ	効果
-t	パラメータは常にpingされます
-a	パラメータはホスト名を表示できます（相手はホスト名を非表示にし、表示されません）
-l	パラメータはpingパケットのサイズを設定できます
-n	送信されるパケットの数を指定します
-s	pingする送信元IPを指定します

*補足：
Linuxシステムでのpingコマンドパラメーター

パラメータ	効果
-s	パラメータはpingパケットのサイズを設定できます
-c	送信されるパケットの数を指定します
-l（大文字）	送信元IPをPingに指定します

4. trace routepathコマンド

win：tracert IP /ドメイン名
Linux：traceroute IP /ドメイン名

ARPプロトコル

1.ブロードキャストおよびブロードキャストドメイン

ブロードキャスト：ブロードキャストアドレスを宛先アドレスとするデータフレーム。
ブロードキャストドメイン：同じブロードキャストを受信できるネットワーク内のすべてのノードの集合。
ブロードキャストアドレス：FF-FF-FF-FF-FF-FF

2.ARPプロトコルの概要

ARP（アドレス解決プロトコル）の基本機能は、既知のIPアドレスをMACアドレスに解決する役割を果たします。

3.ARPの動作原理

1）PC1がPC2にデータを送信するとき、PC1は最初に自身のARPキャッシュテーブルをチェックします。
2）チェックがARPキャッシュテーブルにない場合、ARPは宛先のMACアドレスを見つけるためにブロードキャストを送信します。ARP要求には、PC1のIPアドレスとMACアドレス、およびPC2のIPアドレスとMACアドレス（この場合、ブロードキャストアドレスFF-FF-FF-FF-FF-FF）が含まれます
。3）スイッチがブロードキャストを受信した後、 PC1を​​除くすべてのホストがARP要求メッセージを送信し、PC3とPC4が情報を受信し、IPアドレスを比較して自分自身ではないことを確認し、ARP要求メッセージを破棄します。PC2はそれを受信し、それが独自のものであることを確認します。情報をユニキャストARPの形式で送信し、PC1のIPアドレスとMACアドレス間の対応を応答して独自のARPテーブルにキャッシュします。
4）PC2のARPがPC1に応答した後、PC1はPC2のIPアドレスとMACアドレスの間の対応を独自のARPテーブルに追加します。その後、PC1とPC2はユニキャストモードで通信します。
Windowsシステムの関連ARPコマンド
arp-a：ARPキャッシュテーブルの表示
arp-d：ARPキャッシュのクリア
arp-s：
ルーターのARPバインディング
表示：display arp all
arp static ip + mac
reset arp static Reset static ARP