IP基本原理

IP的定义

• 当前唯一的网络层协议标准
• 定义数据网络层的封装方式、编址方法

MTU

• 最大传输单元
• 接口收发数据支持的单个包的最大长度
• 不同二层链路类型的接口的MTU不一致。
• 以太网接口默认MTU1500Byte。
• PPPoE接口默认MTU1480Byte。

IP头部封装格式

IP 头部长度不固定，20-60字节。

• Version：IP协议版本（取值为4或6）
• IHL：头部长度
• Type of Service:服务类型。只有在有QoS差分服务要求时这个字段才起作用。
• Total Length:整个数据包的总长度
• Identification（标识符）：同一个包的标识符一致
• Flags（标志）：数据包是否允许被分片。
  • 0：允许分片
  • 1：不允许分片
    如果有些包不允许分片，且收发两方的MTU不一致，该数据包只能被丢弃。
• Fragment Offset（分片偏移）：该分片在整个包中的位置和顺序
• Time to Live（TTL）:
  • 数据包能经过的路由器数量。
  • 防环机制。
• Protocol:用来标识传输层协议
  • TCP：6
  • UDP：17
  • ICMP：1
  • IGMP：2
  • GRE：47
  • ESP：50
  • AH：51
  • OSPF：89
• Header Checksum（头部校验和）
  • 检查数据包传输过程中是否出现不完整或被篡改。
• Source Address（源地址）
• Destination Address（目的地址）
• Options（选项）
  • 选项字段，用来支持排错，测量以及安全等措施。
• Padding（填充）
  • 填充字段，全填0。

wireshark抓包结果：

IP地址

• 定义：网络层地址
• 格式
  • 点分十进制
  • 由网络位+主机位组成
• 分类
  用来划分不同的网络规模
  • A类 1.X.X.X-126.X.X.X
    • 前8位为网络位，后24位为主机位
  • B类 128.X.X.X-191.X.X.X
    • 前16位为网络位，后16位为主机位
  • C类 192.X.X.X-223.X.X.X
    • 前24位为网络位，后8位为主机位
  • D类 224.X.X.X-239.X.X.X （组播地址，不能分配给某一台主机）
  • E类 240.X.X.X-255.X.X.X （科研用地址）
• 特殊地址
  • 127.X.X.X 本地环回地址，用于标识本机
  • 主机位全0的地址：网络地址，用来标识某个网段
  • 主机位全1的地址：本网段广播地址
  • 255.255.255.255：全网广播地址
  • 0.0.0.0：任意IP地址
• 公网地址/私网地址
  • 公网地址：可以在互联网上寻址的地址，全球唯一，需要运营商分配。
  • 私网地址：本地随意使用，无法在互联网上寻址。
    私网地址：
    • A类：10.0.0.0-10.255.255.255
    • B类：172.16.0.0-172.31.255.255
    • C类：192.168.X.X
      运营商专用私有地址：100.64.0.0-10.128.255.255

ARP协议（地址解析协议）

• 地址解析协议，把IP地址解析成MAC地址
• 工作原理：
  • A主机以广播 形式发送ARP查询请求，询问B主机的IP对应的MAC地址。
  • B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址。
  • A主机把B主机的IP地址和MAC地址的映射关系写入ARP缓存表（电脑关机或掉电，表里的内容就会消失）。
• 相关命令

  • 查询arp缓存
    

  • 清空arp缓存

ICMP协议

• ping：测试网络连通性
• Tracert：路由跟踪
  公网的设备一般不让tracert
  H3C设备默认不开启路由跟踪功能，如要开启，需开启下列命令：
  • ip ttl-expires enable
  • ip unreachables enable

IP数据转发原理

• 如果目的IP和本机IP属于同一网段，会直接查询目的IP的MAC地址，并进行封装。
• 如果目的IP和本机IP不属于同一网段，会查询网关的MAC地址，并进行封装。

网关

• 本网段出口的IP地址