TCP/IP的Internet層

来源:https://www.cnblogs.com/heyongshen/archive/2022/07/08/16458456.html
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Internet層 Internet層相關協議 ICMP協議： Internet Control Message Protocol，用於探測網路中的狀態，ping命令使用的就是icmp協議（向網路中發送icmp協議數據包，根據網路的狀態返回不同的提示信息），不但能檢測網路的狀態，還能檢測網路的速度。 ...


Internet層

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Internet層相關協議

ICMP協議：

  Internet Control Message Protocol，用於探測網路中的狀態，ping命令使用的就是icmp協議（向網路中發送icmp協議數據包，根據網路的狀態返回不同的提示信息），不但能檢測網路的狀態，還能檢測網路的速度。
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範例: 利用icmp協議判斷網路狀態

[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  #埠不可達
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解析可能除了問題
ping: www.magedu.org: Name or service not known

ping命令：

選項：

-s：指定數據包的大小（預設為64byte），最大為62207
-f：實現網路的攻擊(預設一秒發送一個icmp數據包) flood：泛紅，拼命向對方發送icmp數據包
-c：指定ping的次數（指定發送多少個icmp數據包）

ARP：

Address Resolution Protocol：地址解析協議。通過ip地址把對方的mac地址找到。
過程：想網路中發送一個廣播，廣播中的信息包含想進行通信的ip地址，接收返回消息以後確定目標的mac地址。然後將該IP地址和物理地址緩存到電腦一段時間。

linux查看曾今通訊過的ip和mac的對應關係（arp緩存）：

arp -n

arp這種機制沒有確認的過程，可能會收到中間人攻擊。

同網段arp和跨網段arp

1.先判斷兩者是否在同一網路，是就直接廣播
2.A利用arp獲取和它直連的路由器那個介面的mac地址
3.把數據包交給路由器，然後路由器利用和B相連的那個介面發送arp請求獲取B的mac
4.最後實現A把數據包交給了B。
有幾個網段就做幾次arp廣播

image

RARP協議：

  反向地址解析 mac解析成IP（比如網吧的無盤電腦固定ip，電腦啟動以後會向網路發請求（發自己的mac地址），通過伺服器mac和ip的映射表來分配ip地址）

internet 協議（IP協議--internet protocol）

Internet 協議特征

IP協議位於

IP PDU 報頭

image

IP協議的報文有5行是固定的，一行32位（4個位元組），固定的一共20個位元組。

第一行：

版本號（ipv4、ipv6），ipv4是32位，一共有43億個地址
首部長度：
區分服務：
總長度：數據包總長度

第二行：

標識：數據包是來自哪一個大包
標誌：決定片偏移是一個大包分出來的包還是本身就是一個獨立的包
片偏移：是來自於大包的第幾個小包

第三行：

生存時間:占8位,記為TTL:Time-To-Live(生存時間值)，以經過的路由器數量為單位，每經過一個路由器，TTL值減1，當TTL值減到0時，路由器就會將這個包丟棄，這樣就可以防止包在網路上無休止的傳播發送。

image
鏈接：https://blog.csdn.net/whatFUK/article/details/113714833

協議：上層協議的類型（tcp、udp等）
首部校驗和：

第四行：

源地址：

第五行：

目標地址：

範例:探測網路中地址是否存在衝突--arping工具

#查看指定的ip地址都被那些設備用了
arping ip地址 #網路中是否有地址衝突 首先這個地址得存在

ip地址組成和分類

ipv6在互聯網上使用比較多，區域網仍然使用的是ipv4，因為ipv6不方便管理。

IPv4

IPv4地址：

是一個32位的二進位數字，可唯一標識IP網路中的每台設備 ，網路中通信的設備都需要事先配置一個ip地址（唯一）

IP地址作用：

mac地址世界唯一，ip地址在每一個區域網中唯一。有了mac地址還配置ip地址的原因，ip地址是一個可以修改的地址，由網路位和主機位組成。所以能描述設備在哪一個網路裡面。

IP地址由兩部分組成：

網路 ID：描述在哪一個網路（網段）里
主機 ID：標識網路里唯一設備

IPv4地址格式：點分十進位記法

每8位二進位數化為一組，方便閱讀和管理。
範圍： 00000000 --- 11111111 （0---255）

IP地址分類（現在已經不常用了）

通過地址的劃分方式來確認網路id和主機id

A類：（以1-126開頭的）

  • 網路id：（約定了總共的32位中，最高位為0 ）0 0000000 - 0 1111111.X.Y.Z : 0-127.X.Y.Z （0開頭的地址表示位置地址，127開頭的地址表示設備本身），所以要去除0和127開頭的

  • 主機id：剩下的24位

  • 預設子網掩碼：255.0.0.0

  • 網路數：126=2^7(可變是的網路ID位數)-2

  • 主機數：2^24-2=16777214（要去除全0和全1的情況）

B類：

  • 網路id：前16位（約定最高的兩位不改變）10 000000 - 10 111111.X.Y.Z：128-191.X.Y.Z

  • 主機id：剩下的16位

  • 預設子網掩碼：255.255.0.0

  • 網路數：2^14=16384

  • 每個網路中的主機數：2^16-2=65534

C類：

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

  • 主機id：剩下的8位

  • 預設子網掩碼：255.0.0.0

  • 網路數：2^21=2097152

  • 每個網路中的主機數：2^8-2=254

D類：

表示多播地址，1110 0000 - 1110 1111.X.Y.Z: 224-239.X.Y.Z（不是給電腦分配的）

判斷ip地址屬於哪一類，只看ip地址的第一個十進位數就行了。

傳統ip地址分類缺陷

每一類之間的網路位和主機位的變化幅度太大

公共和私有IP地址

私有IP地址：不直接用於互聯網，通常在區域網中使用

image
這幾個地址在互聯網上是不會出現的都是在區域網上使用

公共IP地址：互聯網上設備擁有的唯一地址

image
公有地址世界唯一。

特殊地址

0.0.0.0
0.0.0.0不是一個真正意義上的IP地址。它表示所有不清楚的主機和目的網路（表示的是未知地址）

255.255.255.255（每一位都是1）
限制廣播地址。對本機來說，這個地址指本網段內(同一廣播域)的所有主機

127.0.0.1～127.255.255.254
本機迴環地址，主要用於測試。在傳輸介質上永遠不應該出現目的地址為“127.0.0.1”的 數據包

224.0.0.0到239.255.255.255
組播地址，224.0.0.1特指所有主機，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址
多用於一些特定的程式以及多媒體程式

169.254.x.x（windows配置了自動獲取ip，但是網路中不存在dhcp伺服器）
如果Windows主機使用了DHCP自動分配IP地址，而又無法從DHCP伺服器獲取地址，系統會為主
機分配這樣地址

CIDR：無類域間路由

不將ip地址進行分類，通過子網掩碼這個技術來區分網路位和主機位。

子網掩碼：netmask

是一個32位的二進位數，和ip成對使用。ip的網路位有幾位，則netmask的對應位就為1。反之對應的主機位為0。
子網掩碼也就決定了網路中的主機數：

通過子網掩碼判斷網路位和主機位的位數：

1的位數有幾位則網路位就是幾。剩下的就是主機位。

子網掩碼表示方法

方法一：點分十進位
方法二：CIDR表示法：IP地址/網路位 例如：IP/12

老命令ifconfig使用的就是點分十進位，新命令ip使用的就是CIDR表示法

範例:通過ip地址確定ip範圍

#203.101.123.163/28的ip範圍：
前24位不變，把163拆成二進位，前四位是網路位，後面的是主機位。
163=128+32+3=1010  0011

最小：203.101.123.1010 0001（最小不能為0，從1開始）
最大：203.101.123.1010 1110（不能全為1）

範圍：203.101.123.161--- 203.101.123.174

範例：ip地址網路位的計算

#203.101.123.163  nemask：255.255.255.240
網段：203.101.123.10100011  ----240（11110000）
                  11110000
網路位：203.101.123.10100000 ---203.101.123.160

#網路位的作用：判斷設備否處於同一網路裡面

判斷對方主機是否在同一個網段：

用自已的子網掩碼分別和自已的IP及對方的IP相與，比較結果，相同則同一網路，不同則不同網段

範例：判斷是不是在一個網路裡面

A:10.0.0.1/16
B:10.0.2.2/24

A訪問B的時候，兩者在一個網路裡面，B訪問A不在一個網路裡面。

#A設備訪問B設備的時候，會先用自己的ip和子網掩碼相與得到網路位，然後用自己的子網掩碼和對方的IP地址相與。與出來的結果一樣，所以就在同一個網段裡面。
#反之B訪問A，就認為不在一個網段裡面。

#因為A到B和B到A的網路位不一樣，所以不在同一個網段。不同網段之間的設備通信需要使用到網關（網關要和他們兩再同一個網段）。

公式

主機數計算：2^主機id數 - 2

網路數計算：2^網路位數

網路位計算：ip地址和netmask相與

劃分子網

  將一個大的網路（主機數多）劃分成多個小的網路（主機數少），主機ID位數變少，網路ID位數變多。
網路位向主機位借位數。借n位，就劃分2^n個子網。

合併超網：

將多個小網路合併成一個大網，主機ID位向網路ID位借位,然後剩下的網路位大家都一樣。（挑最多的共同點作為新的網路id）
方法：挑選多個ip地址共同的位作為網路id位。

範例：

#8個C類網段
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

#合併成一個大網
220.78.168.0/21

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