計算機網絡網絡層

1、網絡層職責:

        負責在不同網絡之間盡力轉發數據包(基於IP地址),不負責重傳,不負責順序。

        注意:兩個主機通信過程中,每個數據包都單獨選擇路由路徑。


2、路由器能夠看到IP地址,故工作在3層。應用層以下(集線器、交換機、路由器)不會中毒,但會受病毒等的影響。


3、網絡層相關:

        ip地址:10.0.0.0

        子網掩碼:255.0.0.0 (根據子網掩碼非255部分,可以判斷出網段爲0.0.0,網關即路由器的ip爲10.0.0.1)

        網關:10.0.0.1


4、計算機通信過程:

        wKiom1T9rCHRaDqTAAOkgkXpW9Q488.jpg

        這裏從發送端(上圖中的pc4)開始分析,接收端(pc3)的操作對應逆向:

            1)應用層:準備要發送、傳輸的內容;

            2)傳輸層:將應用層內容分段,並編號;

            3)網絡層:添加目標ip、源ip;使用自己的子網掩碼判斷自己和目標地址分別在那個網段,如果在爲同一網段,使用ARP協議獲取對方的MAC地址;否則,使用ARP協議獲取路由(網關)的MAC地址。然後傳遞給鏈路層進行傳輸。


5、TCP/IP協議棧:

        wKiom1T9q5WzDToaAAGPllHN_6c742.jpg

        其中,劃線的部分爲網絡層協議。可以看到,網絡層內部又分爲3個層次:ARP協議,IP協議,ICMP/IGMP協議。


6、ARP/RARP(逆向ARP):

        ARP:IP地址 -> MAC地址 (查看ARP高速緩存中是否有緩存該IP地址,若有,直接返回對應的MAC地址;否則,局域網內廣播目標MAC地址爲FF-FF-FF-FF-FF-FF且ip地址爲目標ip的請求分組,匹配到ip地址的目標機回覆包含自身MAC地址的響應分組,從而獲取到目標主機的MAC地址, 將映射關係存入ARP高級緩存供下次使用)

                    注意:ARP解決的是同一個局域網上主機、路由器的ip地址和mac地址映射的關係問題。對於非同局域網間的通信,先找到網關mac,然後剩下的工作由下一個網絡來做。


        RARP:MAC地址 -> IP地址(主機從網卡上讀取MAC地址,然後在網絡上發送一個RARP請求的廣播數據包,請求RARP服務器回覆該PC的IP地址;RARP服務器收到了RARP請求數據包,爲其分配IP地址,並將RARP迴應發送給主機;主機收到RARP迴應後,就使用得到的IP地址進行通訊。)。


        獲取ARP高級緩存:arp -a

        編輯ARP高級緩存:arp -s ip地址 mac地址

        清除ARP高級緩存:本地連接 -> 修復


        ARP欺騙:利用ARP廣播方式,用假的MAC地址,進行數據包的攔截、轉發。


        工具:網絡執法官、P2P終結者(返回錯誤的網關MAC)、ARP防火牆


7、ICMP協議:Internet控制報文協議

      IGMP協議:Internet組播管理協議(用於組播、多播,如電視同一發放信息,不能耽擱改變進度等。),可用於視頻等,節省大量帶寬資源。


8、ping命令:發送ICMP數據包,排除網絡故障。

    time:時延;

    ttl:防止數據包在網絡上循環發送,最多64個路由,每通過一個路由,ttl減1(不同操作系統,ttl默認值不一樣,linux爲64,windows爲128,unix爲255)。

    示例:

        ping /?

        ping 192.168.1.2 -t (不停發)


9、PathPing:跟蹤數據包路由路徑,計算丟包情況

    tracert:跟蹤數據包路由路徑。


10、IP數據包結構:

        wKioL1T9ubmQW15nAAL1dehcmcY450.jpg

    其中,協議字段標示數據包內容所用的協議,如:ICMP:1,IGMP:2,TCP:6,UDP:17。其他各部分的意義和規則可baidu。


    注意:網絡層單個包最大65535個字節,鏈路層數據包範圍爲46~1500字節。所以,需要將數據包分片,如果不分片,內容最多爲1480字節。


11、IP協議:

        RIP:分佈式的基於距離向量的路由選擇協議。

            3個要點:僅和相鄰路由器交換信息;交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息,即自己的路由表;按固定的時間間隔交換路由信息。


        OSPF


12、靜態路由、動態路由:

        靜態路由:管理員設置路由表(需要設置所有沒有智聯的網絡下一跳給誰,僅適合小規模網絡);

            查看路由表:show ip route

            編輯路由表(操作路由器):config t

                                                                ip route 192.158.1.0 255.255.0.0 172.16.2.0

        動態路由:基於IP協議,自行識別更新(路由器周琪廣播路由表,沒30秒更新一次路由信息,最大跳數爲16)。        


13、網絡暢通條件:

        數據包有去有回。如果有問題,檢查路由表、網關。


注:這一系列文章爲觀看韓立剛老師的計算機網絡基礎課程所作的筆記。

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