计算机网络网络层

1、网络层职责：

        负责在不同网络之间尽力转发数据包（基于IP地址），不负责重传，不负责顺序。

        注意：两个主机通信过程中，每个数据包都单独选择路由路径。

2、路由器能够看到IP地址，故工作在3层。应用层以下（集线器、交换机、路由器）不会中毒，但会受病毒等的影响。

3、网络层相关：

        ip地址：10.0.0.0

        子网掩码：255.0.0.0 （根据子网掩码非255部分，可以判断出网段为0.0.0，网关即路由器的ip为10.0.0.1）

        网关：10.0.0.1

4、计算机通信过程：

        这里从发送端（上图中的pc4）开始分析，接收端（pc3）的操作对应逆向：

            1）应用层：准备要发送、传输的内容；

            2）传输层：将应用层内容分段，并编号；

            3）网络层：添加目标ip、源ip；使用自己的子网掩码判断自己和目标地址分别在那个网段，如果在为同一网段，使用ARP协议获取对方的MAC地址；否则，使用ARP协议获取路由（网关）的MAC地址。然后传递给链路层进行传输。

5、TCP/IP协议栈：

        其中，划线的部分为网络层协议。可以看到，网络层内部又分为3个层次：ARP协议，IP协议，ICMP/IGMP协议。

6、ARP/RARP（逆向ARP）：

        ARP：IP地址 -> MAC地址 （查看ARP高速缓存中是否有缓存该IP地址，若有，直接返回对应的MAC地址；否则，局域网内广播目标MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF且ip地址为目标ip的请求分组，匹配到ip地址的目标机回复包含自身MAC地址的响应分组，从而获取到目标主机的MAC地址， 将映射关系存入ARP高级缓存供下次使用）

                    注意：ARP解决的是同一个局域网上主机、路由器的ip地址和mac地址映射的关系问题。对于非同局域网间的通信，先找到网关mac，然后剩下的工作由下一个网络来做。

        RARP：MAC地址 -> IP地址（主机从网卡上读取MAC地址，然后在网络上发送一个RARP请求的广播数据包，请求RARP服务器回复该PC的IP地址；RARP服务器收到了RARP请求数据包，为其分配IP地址，并将RARP回应发送给主机；主机收到RARP回应后，就使用得到的IP地址进行通讯。）。

        获取ARP高级缓存：arp -a

        编辑ARP高级缓存：arp -s ip地址 mac地址

        清除ARP高级缓存：本地连接 -> 修复

        ARP欺骗：利用ARP广播方式，用假的MAC地址，进行数据包的拦截、转发。

        工具：网络执法官、P2P终结者（返回错误的网关MAC）、ARP防火墙

7、ICMP协议：Internet控制报文协议

      IGMP协议：Internet组播管理协议（用于组播、多播，如电视同一发放信息，不能耽搁改变进度等。），可用于视频等，节省大量带宽资源。

8、ping命令：发送ICMP数据包，排除网络故障。

    time：时延；

    ttl：防止数据包在网络上循环发送，最多64个路由，每通过一个路由，ttl减1（不同操作系统，ttl默认值不一样，linux为64，windows为128，unix为255）。

    示例：

        ping /?

        ping 192.168.1.2 -t (不停发)

9、PathPing：跟踪数据包路由路径，计算丢包情况

    tracert：跟踪数据包路由路径。

10、IP数据包结构：

    其中，协议字段标示数据包内容所用的协议，如：ICMP：1，IGMP：2，TCP：6，UDP：17。其他各部分的意义和规则可baidu。

    注意：网络层单个包最大65535个字节，链路层数据包范围为46~1500字节。所以，需要将数据包分片，如果不分片，内容最多为1480字节。

11、IP协议：

        RIP：分布式的基于距离向量的路由选择协议。

            3个要点：仅和相邻路由器交换信息；交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表；按固定的时间间隔交换路由信息。

        OSPF

12、静态路由、动态路由：

        静态路由：管理员设置路由表(需要设置所有没有智联的网络下一跳给谁，仅适合小规模网络)；

            查看路由表：show ip route

            编辑路由表（操作路由器）：config t

                                                                ip route 192.158.1.0 255.255.0.0 172.16.2.0

        动态路由：基于IP协议，自行识别更新（路由器周琪广播路由表，没30秒更新一次路由信息，最大跳数为16）。        

13、网络畅通条件：

        数据包有去有回。如果有问题，检查路由表、网关。

注：这一系列文章为观看韩立刚老师的计算机网络基础课程所作的笔记。