网络层详解

时间：2025-03-25 07:26:15

文章目录

  • 科来抓包工具：
    • 科莱抓包工具：
  • IP包格式：
    • 简介：
    • 127.0.0.1：回环地址（loopback）
    • 网关：是路由器里的LAN口--》其ip地址随便配
    • ping：默认发四个包结束
    • 检查网络不可上网：
      • 错误一：没填写网关ip或者填错
      • 错误二：没填DNS域名解析服务器或填错
  • 子网划分：
    • a类地址：1~126
    • b类地址：128~191
    • c类地址：192~223
    • d类：224~239拥有组播通信
    • E类：240~255 保留给科学研究使用
    • 私有网段：
    • 网段：就是网络部分的内容
    • 网络部分最多可以达到30位，主机部分剩余两位，可用数2台主机。
    • 新的划分方式：
  • 问题：
    • 子网划分会导致主机越划越少，因为少了的主机充当子网号和广播地址去了。
    • 为什么使用子网？
    • IP地址汇总：将小子网汇总成一个大网段
  • IP包头的格式：
  • 路由：
    • 路由器的工作原理：
    • 路由表的形成：
    • 路由转发数据包的封装过程：
    • 路由的查询流程：
    • ping命令的过程：
  • arp协议：地址解析协议
    • arp病毒原理：
  • icmp协议：网际控制报文协议
  • tcpdump：linux中字符界面的抓包工具
  • 169.254开头的ip地址表示自己没有动态获得ip地址，所以给自己配置一个ip地址。
  • ping命令:
    • 测试网络的联通性：
    • 使用ping服务器通不了的原因：
  • linux中的终端信号：HUP
    • Kill -9 进程号：表示杀死这个进程
  • kill -l ：查看信号的进程
  • 查看当前bash的pid号：echo $$
  • 三层交换：

科来抓包工具：

抓包工具可以查看到头部信息的内容。

科莱抓包工具：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-F8Smj92z-1597925421944)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-NdNzT78S-1597925421952)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

IP包格式：

ip（internet protocol）互联网协议

ipv4：version 4

ipv6：version 6

nslookup：查询域名对应的ip地址

简介：

ip地址是主机的唯一标识，保证主机间正常通信；

是一种网络编码，用来确定网络中的一个节点；

ipv4地址由32位二进制组成 ==》2^32

ipv6地址由128位二进制组成。>2^128》4个十六进制组成

例如：2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 是一个合法的IPv6地址 ==》一共八段，每段16位

ip地址由两部分组成：网络部分（NETWORK）、主机部分（HOST）

只是网络部分的称为网段==》主机号全为0的为网段，全为0的为广播号

ip地址与子网掩码进行与运算得到网段

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-lHXMzyst-1597925421956)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

127.0.0.1：回环地址（loopback）

网关：是路由器里的LAN口–》其ip地址随便配

ping：默认发四个包结束

​ -t：指定一直ping iP地址

linux中默认一直ping，-c 4=》表示指定发送4个包

检查网络不可上网：

错误一：没填写网关ip或者填错

错误二：没填DNS域名解析服务器或填错

不填dns域名解析服务器时，就不能解析域名，打不开网页。
linux中的/etc/ ==>存放dns服务器地址

错误信息：

填了网关，不用域名解析是可以上网的；因为QQ内置了域名解析。

子网划分：

=====

a类地址：1~126

​ 127被lookupback（回环地址）占用–》测试tcp/ip协议的是否正常，任何一台计算机上都有这个地址，这个地址代表本机（127.0.0.1）
​ 网络+主机+主机+主机
​ 1.0.0.0/8 --》google --》2^24 = 16777216
​ 1.0.0.1 1.0.0.2
​ 2.0.0.0/8 -->Harvard
​ 3.0.0.0/8 -->ibm
​ 4.0.0.0/8 -->microsoft

b类地址：128~191

​ 网络+网络+主机+主机
​ 网络的个数：2^14 = 16384
​ 每个网络里可以容纳的主机数=2^16 -2
​ 129.1.0.0/16

c类地址：192~223

​ 网络+网络+网络+主机
​ 网络的个数：2^21 = 2097152
​ 每个网络里可以容纳的主机数=2^8 - 2 =254
​ 主机部分全为0代表网段
​ 主机部分全为1代表这个网段的广播地址

	192.168.1.0/24

d类：224~239拥有组播通信

E类：240~255 保留给科学研究使用

公网上使用的ip地址是A,B,C类
私有地址
满足企业用户在内部网络中使用的需求
私有地址不能在Internet上使用
私有地址包括3组
A类：10.0.0.0~10.255.255.255
B类：172.16.0.0~172.31.255.255
C类：192.168.0.0~192.168.255.255

=====

私有网段：

  • 私有地址不能在Internet上使用
  • 私有地址包括3组 ：
    • A类：10.0.0.0~10.255.255.255
    • B类：172.16.0.0~172.31.255.255
    • C类：192.168.0.0~192.168.255.255

子网掩码：16 表示网络部分的长度 --》子网掩码也是32位
作用：标识ip地址里网络部分的长度
用来确定IP的网络地址
11111111.11111111.00000000.00000000

32个二进制位
对应IP地址的网络部分用1表示
对应IP地址的主机部分用0表示
IP地址和子网掩码作逻辑“与”运算得到网络地址

0和任何数相与都等于0
1和任何数相与都等于任何数本身

网段：就是网络部分的内容

192.168.0.4/24 -->192.168.0.0

A、B、C三类地址的默认子网掩码
A类：255.0.0.0
B类：255.255.0.0
C类：255.255.255.0

子网划分：

  • ​ 将一个大网络划分为许多的小网络（网络位向主机位借位）

子网划分的原因：

  • ​ 满足不同网络对IP地址的需求
  • ​ 实现网络的层次性

划分4个子网，2^3>=6

193.169.100.0/26（193.169.100.1~193.169.100.62）

193.169.100.64/26 （193.169.100.27~193.169.100.126）

193.169.100.128/26（193.169.100.129~193.169.100.190）

193.169.100.192/26（193.169.100.193~193.169.100.254）

子网掩码：255.255.255.192/26

划分8个子网，2^3>=8

193.169.100.0/27 主机（1-30）

192.168.100.32/27 主机（33-62）

192.168.100.64/27主机（65-94）

192.168.100.96/27 主机（97-126）

192.168.100.128/27 主机（129-158）

192.168.100.160/27 主机（161-190）

192.168.100.192/27 主机（193-222）

192.168.100.224/27 主机（225-254）

子网掩码：255.255.255.224

网络部分最多可以达到30位，主机部分剩余两位，可用数2台主机。

​ 一般使用在路由器与路由器相连的场景。

新的划分方式：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qKicYQB1-1597925421963)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

问题：

子网划分会导致主机越划越少，因为少了的主机充当子网号和广播地址去了。

为什么使用子网？

  • 主要是为了进行隔离，保证网络安全性
  • 方便路由的查询

IP地址汇总：将小子网汇总成一个大网段

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-NMtlEOkY-1597925421968)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

IP路由汇总的优点有：

  • 1.减小路由表的规模
  • 2.减轻路由器的负担
  • 3.减少数据包寻址时间

IP包头的格式：

**版本：**ipv4、ipv6

**TTL：**time to live 生命周期=》防止数据包在网络中无限的循环下去。

**协议号：**指的是上层使用的协议（TCP：6字节；UDP：17字节）

IP包头共占20个字节。

**源ip：**source ip

**目的IP：**destination ip

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-pCjKNzfU-1597925421975)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-4hpvdSr9-1597925421980)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

路由：

路由：route ==》把东西从一个地方送到另外一个地方的过程中，根据什么理由找到最佳的路的过程。

  • ​ 跨越从源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包的过程。

路由器：router==》能够将数据包转发到正确的目的地，并在转发的过程中选择最佳路径的设备就是路由器。

路由器的工作原理：

  • 路由器一个接口接一个网段。
  • 路由器中的路由表由 ：目标网段+自己的端口（下一跳地址=》对方路由器的ip地址）
  • 路由表存放在内存中，停电会丢失。
  • 路由器、三层交换机启用路由功能、电脑、手机、windows、linux中都有路由表。
    • linux查看路由表：
      • route -n 查看linux中的路由表（以数字的方式显示）
      • ip route 同样可以查看，两者查看的方式不同
    • windows中查看路由表命令：
      • route print
  • 路由在没有启用NAT的情况下是不会修改ip包里的源ip和目标ip，只是转发数据包。
  • SNAT策略原理：源ip地址转换技术
    • 在进行路由转发的时候，将私网的源ip地址转换成公网ip
  • DNAT策略原理：目的ip地址转换技术
    • 在进行路由转发的时候，修改数据包的目标ip地址
  • 知道对方的ip但是不知道对方的mac会发arp广播。

路由表的形成：

  • 路由表是在内存中存放在内核中的。
  • 路由器根据路由表进行路径的选择
  • 路由表中有目标网段和端口

路由的类型：

  • ​ 直连路由 ==>满足的条件（配置好ip地址，激活接口up状态）
  • ​ 静态路由==》需要人去手工的添加-》单向的
  • ​ 默认路由==》当找不到匹配路由时走默认路由==》属于特殊的静态路由==》填写网关实质上就是配置一条默认路由
  • ​ 动态路由==》路由器之间会互相告诉其他的路由器我能到哪里，相互进行学习–》动态路由协议：rip协议、ospf协议

路由的优先级：

​ 直连路由–》静态路由–》动态路由–》默认路由

路由转发数据包的封装过程：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-45FWqBq2-1597925421981)(C:\Users\86155\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\)]

路由的查询流程：

​ 查路由表封装好本机数据==》找下一跳ip地址–》查arp缓存表-》没有就广播

  • mac地址在局域网中使用的，ip地址是在整个网络中使用的。

ping命令的过程：

ping 114.114.114.114

  • 拿114.114.114.114（ping的ip地址）和自己的子网掩码进行与运算得到网段–》114.114.114.0
  • 拿着得到的目标网段到本机路由表里查询，查看是否有匹配的条目（查看哪条路由可以到达）有就走直连路由，没有就走默认路由（网关）
    • ip route del default ==>删除默认路由
    • ip route add default via 192.168.0.1 ==》添加一条默认路由，网关为192.168.0.1； via ==>经过
  • 需要默认路由对应的下一跳地址192.168.0.1的mac地址，但是只知道对方的ip地址不知道mac地址
  • 从arp缓存表里查找网关192.168.0.1的mac地址，如果没有找到就发arp广播获得网关192.168.0.1的mac地址
  • 直接封装好帧，目的mac填网关的mac地址，这样就可以把数据发送给网关了

arp协议：地址解析协议

  • 将一个已知的mac地址解析成IP地址；如果不知道某个ip地址的mac地址，就会发arp广播
  • 每台电脑都有一个arp缓存表，存放在内存中，有老化时间（会更新）
  • 数据包的类型：
    • arp response
    • arp request
  • linux中的相关命令：
    • arp -a：查看ip对应的mac地址
    • arp -cache：
    • arp -d：删除
    • arp -s：绑定ip到对应的mac，防止对应的arp欺骗（arp病毒）

arp病毒原理：

​ 让局域网的机器找不到正确的网关对应的mac地址

icmp协议：网际控制报文协议

  • 是一个”错误侦测与回馈机制“，是通过ip数据包封装的，用来发送错误和控制消息。==》不传递用户数据，传递用户控制数据（）
    • ping命令底层就是采用的icmp协议。
  • icmp协议依赖于ip协议，自己没有源ip和目标ip通过ip头来进行分析
  • 请求包8
  • 响应包0

tcpdump：linux中字符界面的抓包工具

  • tcpdump -i ens33 -p icmp：抓icmp协议的包
    • -i:指定接口
    • -p：指定协议

169.254开头的ip地址表示自己没有动态获得ip地址，所以给自己配置一个ip地址。

ping命令:

  • ping 192.168.0.1 -c2 -i 1

    -t：windows中一直ping

    -c ：数据包的个数

    -i ：时间间隔

    -W：超时时间（ping不通只使用一秒）等待每次回复的超时时间(毫秒)

    -s：发送数据包的大小

  • 网络不好，ping的过程中会丢包

测试网络的联通性：

ping 192.168.0.1 -c2 -i1 -s30  ==》一直ping，如果没有丢包的现象、及时间间隔比较短就说明网络好

使用ping服务器通不了的原因：

  • 防火墙打开

linux中的终端信号：HUP

  • bash的父进程关闭后会给自己所有的子进程发送一个HUP信号，子进程收到HUP信号就会挂掉。
  • 如果不想子进程挂掉就添加nohup，不给子进程发送hup信息：
  • & ==>表示放到后台运行
nohup bash  &
  • 但是注意的是：
    • 一个进程的父进程被杀死后，子进程如果没有被杀掉会认第一个进程为父进程。
    • centos7/8中的第一个进程systemd，
    • centos6为init

Kill -9 进程号：表示杀死这个进程

  • ps -aux可以查看我们要杀死的进程

kill -l ：查看信号的进程

  • 信号是进程与进程之间通信的方式。
  • 信号可以被屏蔽

查看当前bash的pid号：echo $$

三层交换：

  • 三层交换机的转发原理：
    • 三层交换机=二层交换机+三层转发==》实现VLAN之间的通信
    • 一次路由，多次交换==》相同的数据表只查一次路由表，后面直接更改帧
    • 虚接口：
      • 虚拟出来的接口
      • 所有vlan10的真实主机都可以从使用vlan10的接口可以连进来
      • 三层交换机把不同的vlan在三层交换机内配置上ip地址，作为这些不同vlan的网关。
  • 三层交换机的配置：

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