TCP/IP的Internet层

Internet层

Internet层相关协议 ICMP协议：

  Internet Control Message Protocol，用于探测网络中的状态，ping命令使用的就是icmp协议（向网络中发送icmp协议数据包，根据网络的状态返回不同的提示信息），不但能检测网络的状态，还能检测网络的速度。

范例: 利用icmp协议判断网络状态

[root@centos7 ~]#ping 10.0.0.8
PING 10.0.0.8 (10.0.0.8) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.8: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.307 ms
64 bytes from 10.0.0.8: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.344 ms
64 bytes from 10.0.0.8: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.335 ms
64 bytes from 10.0.0.8: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.441 ms

[root@centos7 ~]#ping 10.0.0.81
PING 10.0.0.81 (10.0.0.81) 56(84) bytes of data.
From 10.0.0.7 icmp_seq=1 Destination Host Unreachable
From 10.0.0.7 icmp_seq=2 Destination Host Unreachable

[root@centos7 ~]#ping 10.0.0.8  #端口不可达
PING 10.0.0.8 (10.0.0.8) 56(84) bytes of data.
From 10.0.0.8 icmp_seq=1 Destination Port Unreachable
From 10.0.0.8 icmp_seq=2 Destination Port Unreachable

[root@centos8 ~]#ping www.redhat.org #dns解析可能除了问题
ping: www.magedu.org: Name or service not known

ping命令：

选项：

-s：指定数据包的大小（默认为64byte），最大为62207
-f：实现网络的攻击(默认一秒发送一个icmp数据包) flood：泛红，拼命向对方发送icmp数据包
-c：指定ping的次数（指定发送多少个icmp数据包）

ARP：

Address Resolution Protocol：地址解析协议。通过ip地址把对方的mac地址找到。
过程：想网络中发送一个广播，广播中的信息包含想进行通信的ip地址，接收返回消息以后确定目标的mac地址。然后将该IP地址和物理地址缓存到计算机一段时间。

linux查看曾今通讯过的ip和mac的对应关系（arp缓存）：

arp -n

arp这种机制没有确认的过程，可能会收到中间人攻击。

同网段arp和跨网段arp

1.先判断两者是否在同一网络，是就直接广播
2.A利用arp获取和它直连的路由器那个接口的mac地址
3.把数据包交给路由器，然后路由器利用和B相连的那个接口发送arp请求获取B的mac
4.最后实现A把数据包交给了B。
有几个网段就做几次arp广播

RARP协议：

  反向地址解析 mac解析成IP（比如网吧的无盘电脑固定ip，电脑启动以后会向网络发请求（发自己的mac地址），通过服务器mac和ip的映射表来分配ip地址）

internet 协议（IP协议--internet protocol） Internet 协议特征

IP协议位于

IP PDU 报头

IP协议的报文有5行是固定的，一行32位（4个字节），固定的一共20个字节。

第一行：

版本号（ipv4、ipv6），ipv4是32位，一共有43亿个地址
首部长度：
区分服务：
总长度：数据包总长度

第二行：

标识：数据包是来自哪一个大包
标志：决定片偏移是一个大包分出来的包还是本身就是一个独立的包
片偏移：是来自于大包的第几个小包

第三行：

生存时间:占8位,记为TTL:Time-To-Live(生存时间值)，以经过的路由器数量为单位，每经过一个路由器，TTL值减1，当TTL值减到0时，路由器就会将这个包丢弃，这样就可以防止包在网路上无休止的传播发送。

链接：https://blog.csdn.net/whatFUK/article/details/113714833

协议：上层协议的类型（tcp、udp等）
首部校验和：

第四行：

源地址：

第五行：

目标地址：

范例:探测网络中地址是否存在冲突--arping工具

#查看指定的ip地址都被那些设备用了
arping ip地址 #网络中是否有地址冲突 首先这个地址得存在 

ip地址组成和分类

ipv6在互联网上使用比较多，局域网仍然使用的是ipv4，因为ipv6不方便管理。

IPv4 IPv4地址：

是一个32位的二进制数字，可唯一标识IP网络中的每台设备 ，网络中通信的设备都需要事先配置一个ip地址（唯一）

IP地址作用：

mac地址世界唯一，ip地址在每一个局域网中唯一。有了mac地址还配置ip地址的原因，ip地址是一个可以修改的地址，由网络位和主机位组成。所以能描述设备在哪一个网络里面。

IP地址由两部分组成：

网络 ID：描述在哪一个网络（网段）里
主机 ID：标识网络里唯一设备

IPv4地址格式：点分十进制记法

每8位二进制数化为一组，方便阅读和管理。
范围： 00000000 --- 11111111 （0---255）

IP地址分类（现在已经不常用了）

通过地址的划分方式来确认网络id和主机id

A类：（以1-126开头的）

• 网络id：（约定了总共的32位中，最高位为0 ）0 0000000 - 0 1111111.X.Y.Z : 0-127.X.Y.Z （0开头的地址表示位置地址，127开头的地址表示设备本身），所以要去除0和127开头的

• 主机id：剩下的24位

• 默认子网掩码：255.0.0.0

• 网络数：126=2^7(可变是的网络ID位数)-2

• 主机数：2^24-2=16777214（要去除全0和全1的情况）

B类：

• 网络id：前16位（约定最高的两位不改变）10 000000 - 10 111111.X.Y.Z：128-191.X.Y.Z

• 主机id：剩下的16位

• 默认子网掩码：255.255.0.0

• 网络数：2^14=16384

• 每个网络中的主机数：2^16-2=65534

C类：

• 网络id：前24位（约定前面的三位不改变）110 0 0000 - 110 1 1111.X.Y.Z: 192-223.X.Y.Z

• 主机id：剩下的8位

• 默认子网掩码：255.0.0.0

• 网络数：2^21=2097152

• 每个网络中的主机数：2^8-2=254

D类：

表示多播地址，1110 0000 - 1110 1111.X.Y.Z: 224-239.X.Y.Z（不是给计算机分配的）

判断ip地址属于哪一类，只看ip地址的第一个十进制数就行了。

传统ip地址分类缺陷

每一类之间的网络位和主机位的变化幅度太大

公共和私有IP地址 私有IP地址：不直接用于互联网，通常在局域网中使用

这几个地址在互联网上是不会出现的都是在局域网上使用

公共IP地址：互联网上设备拥有的唯一地址

公有地址世界唯一。

特殊地址

0.0.0.0
0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示所有不清楚的主机和目的网络（表示的是未知地址）

255.255.255.255（每一位都是1）
限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机

127.0.0.1～127.255.255.254
本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的 数据包

224.0.0.0到239.255.255.255
组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址
多用于一些特定的程序以及多媒体程序

169.254.x.x（windows配置了自动获取ip，但是网络中不存在dhcp服务器）
如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主
机分配这样地址

CIDR：无类域间路由

不将ip地址进行分类，通过子网掩码这个技术来区分网络位和主机位。

子网掩码：netmask

是一个32位的二进制数，和ip成对使用。ip的网络位有几位，则netmask的对应位就为1。反之对应的主机位为0。
子网掩码也就决定了网络中的主机数：

通过子网掩码判断网络位和主机位的位数：

1的位数有几位则网络位就是几。剩下的就是主机位。

子网掩码表示方法

方法一：点分十进制
方法二：CIDR表示法：IP地址/网络位 例如：IP/12

老命令ifconfig使用的就是点分十进制，新命令ip使用的就是CIDR表示法

范例:通过ip地址确定ip范围

#203.101.123.163/28的ip范围：
前24位不变，把163拆成二进制，前四位是网络位，后面的是主机位。
163=128+32+3=1010  0011

最小：203.101.123.1010 0001（最小不能为0，从1开始）
最大：203.101.123.1010 1110（不能全为1）

范围：203.101.123.161--- 203.101.123.174

范例：ip地址网络位的计算

#203.101.123.163  nemask：255.255.255.240
网段：203.101.123.10100011  ----240（11110000）
                  11110000
网络位：203.101.123.10100000 ---203.101.123.160

#网络位的作用：判断设备否处于同一网络里面

判断对方主机是否在同一个网段：

用自已的子网掩码分别和自已的IP及对方的IP相与，比较结果，相同则同一网络，不同则不同网段

范例：判断是不是在一个网络里面

A:10.0.0.1/16
B:10.0.2.2/24

A访问B的时候，两者在一个网络里面，B访问A不在一个网络里面。

#A设备访问B设备的时候，会先用自己的ip和子网掩码相与得到网络位，然后用自己的子网掩码和对方的IP地址相与。与出来的结果一样，所以就在同一个网段里面。
#反之B访问A，就认为不在一个网段里面。

#因为A到B和B到A的网络位不一样，所以不在同一个网段。不同网段之间的设备通信需要使用到网关（网关要和他们两再同一个网段）。

公式 主机数计算：2^主机id数 - 2 网络数计算：2^网络位数 网络位计算：ip地址和netmask相与 划分子网

  将一个大的网络（主机数多）划分成多个小的网络（主机数少），主机ID位数变少，网络ID位数变多。
网络位向主机位借位数。借n位，就划分2^n个子网。

合并超网：

将多个小网络合并成一个大网，主机ID位向网络ID位借位,然后剩下的网络位大家都一样。（挑最多的共同点作为新的网络id）
方法：挑选多个ip地址共同的位作为网络id位。

范例：

#8个C类网段
220.78.168.0/24
220.78.169.0/24
220.78.170.0/24
220.78.171.0/24
220.78.172.0/24
220.78.173.0/24
220.78.174.0/24
220.78.175.0/24

220.78.10101 000.0   220.78.168.0/24
220.78.10101 001.0   220.78.169.0/24
220.78.10101 010.0   220.78.170.0/24
......
220.78.10101 110.0   220.78.174.0/24
220.78.10101 111.0   220.78.175.0/24

#合并成一个大网
220.78.168.0/21