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网工笔记-网络层

概述:

两种观点:

1.面向连接的可靠传输

2.面向无连接的,尽最大努力完成交付数据报服务

虚电路服务(可靠传输)

数据报服务(尽力而为)

两者的对比:

不管是虚电路还是数据报服务都是属于分组交换

网络层的两个工作层面:

不同网络中,两个主机之间的通信,要经过若干个路由器转发分组实现

1.数据

2.路由信息

就引出了数据层面和控制层面

数据层面:

1.路由器根据路由器生成的转发表,把收到的分组从查找到对应接口转发出去

2.独立工作的

3.采用硬件进行转发,所以快

控制层面:

1.根据路由协议选择协议所用的路由算法计算路由,创建出本路由器的路由表。

2.许多路由器协同动作

3.采用软件计算,所以慢

软件定义网络SDN

IP地址

IPv4有32位,使用十进制表示

IPv6有128位,使用十六进制表示

概述

IP地址是32位的二进制,由于网络位和主机位组成,使用点分十进制表示

在分配IP地址中

其中主机位全为0,用于表示网络号

主机位全为1,用于表示广播地址

其他则为自主分配的ip地址

IP地址的分类

注意:

A类网络地址中,网络号0和127是保留地址,不指派。0表示“本网络”,127保留作为本地环回测试地址

无分类编制CIDR

子网划分(等长)

从主机位中借位作为子网号,每个子网的主机数量相同。

借一位可划分两个子网,两位则可划分四个子网,依次类推。

子网划分(变长)

路由聚合

将多个子网汇总成一个大的网络号

找出多个子网的最大共同体,即为汇总后的网络号

IP地址与MAC地址的区别

IP协议

IP数据包的格式

IP数据包分片

例子:

MTU:网络层最大传输单元

MF:表示后面还有没有分片(1:表示有,0:表示没有)

DF:表示禁止分片(1:表示禁止,0:表示许可)

注意:

1.每一个分片都需要在计算一个首部20字节

2.IP包重组是在最终目的地完成的。

3.切片的数据部分,要为8的倍数,由例子的偏移计算公式可以得知,如果不是8的倍数那么就无法描述

TTL的应用

常用的协议号

ARP协议

地址解析协议

ARP缓存表

ARP工作过程

请求:

应答:

ARP的工作范围

上图中:

1.H1和H2,若在同一个网段的话是采用直接通信,直接用发送ARP请求获取H2的物理地址,而不在同一个网段则采用间接通信,由于路由器协助,不需要获取H2的物理地址

2.在每一个网段内,都需要进行ARP,所以产生了三次ARP

ARP数据包格式

一共28个字节

ARP报文不能穿越路由器,不能被转发到其他广播域。

ARP应用场景

免费ARP

自己查询自己的MAC地址的ARP报文

作用:

1.用来探测IP地址是否冲突

2.VRRP主备切换用来刷新交换机的MAC地址表

如果该网络中存在该IP那么就会响应给主机,不存在就不会响应(一般希望不响应)

ARP代理(善意的谎言)

因为主机A与主机B是在同一个网段的(网络号相同),所以主机A会认为主机B直接通过交换机连接,那么主机A就会直接发送ARP请求

但是主机A与主机B是通过路由器隔开的,那么主机A的ARP报文时到不了主机B的,

所以就需要在路由器的两个端口中开启ARP代理,由路由器来回应主机A以及发送报文给主机B

所以就会有善意的谎言一说。

ARP欺骗

防御:

1.安装ARP防护软件

2.ARP静态绑定

3.交换机开启ARP欺骗检测功能。

ICMP协议

概述

互联网的IP层提供的是一种尽最大努力交付的数据报服务,不可靠的

互联网控制报文协议ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关询问应答的报告

ICMP报文作为IP层数据报的数据进行传输,他不是高层协议,而是IP层协议。

ICMP报文的格式

ICMP报文的种类

ICMP差错报告报文的数据字段的内容

不应发送ICMP差错报文的几种情况

1.对于ICMP差错报告报文不在发送ICMP差错报告报文

2.对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送ICMP差错报告报文

3.对具有多播地址的数据报都不发送ICMP差错报告报文

4.对具有特殊地址的数据报不发送ICMP差错报告报文

ICMP询问报文

ICMP应用举例

PING

Tracert&Traceroute

注意:

为了防止网络设备被恶意用户探测或攻击,一些主机或路由器被设置为不接收或不响应ICMP请求。因此会出现ping或traceroute出现超时现象,但并不一定说明网络不通。

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