第四章&第五章 網絡層
作者：xuan97916
1、功能：根據目標IP地址，爲數據包選擇最佳的轉發路徑
2、路由器工作在網絡層（根據目標ip地址轉發數據）
3、IP地址
32位二進制，分成4段
1111 1111.1111 1111.1111 1111.1111 1111
二進制 十進制
0 0
1 1
10 2
100 4
1000 8
10000 16
10000000 128
11000000 192
11100000 224
11110000 240
11111000 248
11111100 252
11111110 254
11111111 255
4、網段合併：
十進位數能被2整除的（合併兩個網段），二進制最後一位是0，十進制能被4整除
全零的ip地址不能給計算機用，全1 的ip地址用來發廣播
子網掩碼的作用：將某ip地址劃分爲主機地址和網絡地址兩部分
算子網掩碼是按照自己的子網掩碼和目標地址進行對比
5、IP地址的分類
A類地址：ip地址最高位爲0（即第一字段爲1-126），126.255.255.255（255.0.0.0）
B類地址：ip地址前兩位爲10（128-191），191.255.255.255（255.255.0.0）
C類地址：ip地址前三位爲110（192-223），192..255.255.255(255.255,255.0)
D類多播地址：前四位爲1110（224-239），沒有子網掩碼，只能用於目標地址
E類地址：前五位爲11110，
A：1-126 127.0.0.0保留網段
B：128-191
C：192-223
D：224-239 多播地址（流媒體廣播） 只能作爲目標地址
E：240-254 測試用地址
6、特殊地址：
(1) 127.0.0.1 本地環回地址，指本機地址 只要有tcp/ip協議就可以工作 訪問本機共享資源只能訪問127.0.0.1
（2）主機位全0的地址，特指某個網段
（3）主機爲全1的地址，特指該網段的全部主機（廣播地址）
（4）169.254.0.0 微軟自動獲得的ip地址（當DHCP分配不合法時， 臨時地址）
（5）0.0.0.0：如果計算機的ip地址和網絡中的其他地址衝突，命令看到的就是0.0.0.0，子網掩碼也是0.0.0.0
（6）255.255.255.255 廣播地址
Ip地址如果已經被佔用則無法使用
公網地址與私網地址
公網地址：全球同一規劃的ip地址
私網地址：保留在內網的計算機使用（節省公網地址）
保留了一個A類地址：10.0.0.0（255.0.0.0）
保留了16個B類地址172.16.0.0（255.255.0.0）~172.31.0.0（255.255.0.0）
保留了256個C類地址：192.168.0.0（255.255.255.0）~192.168.255.0（255.255.255.0）
NAT/PAT（網絡/端口地址轉換技術）：到達路由器之後需要修改目標ip數據（端口地址）來達到源主機
優點:節省IP地址，內網安全
缺點：轉換需要時間，比較耗時，消耗路由器性能
劃分子網：確認每個子網的掩碼，確認每一個子網第一個能用的和最後一個能用的ip地址（主機位全0全1 不能給計算機用）
第六章 路由
6.1 概念
網絡層功能：負責選擇最佳轉發路徑（路由器），面向無連接
路由：不同網段轉發數據包
6.2 網絡暢通的條件：數據包有去有回（沿途的所有路由器必須均有到目標網段和發送網
段的路由）
6.3 配置靜態路由
路由器直連的網段不需要配置路由表
查看路由表的命令（GNS3）：
Router#showip route
Router#configterminal （全局配置模式）
Router（config）#ip route 172.16.2.0 255.255.255.0（到達的網段） 172.16.3.2（下一跳）
6.4路由彙總
彙總條件：ip地址連續
如果出現例外，可以單獨寫出來（先進行精確適配，再模糊適配）
最大的網段爲: 0.0.0.0 (0.0.0.0)
6.5 無類域間路由（CIDR）
看數值最小的網段的最後兩位能不能被4（或者2）整除，對應子網掩碼移動2位（或1位）
6.6 默認路由
優先級最低
E.g.對於B：0.0.0.0 .0.0.0.0 10.2.0.1
對於D：0.0.0.00.0.0.0 10.3.0.1
對於C：10.1.0.0/24 10.2.0.2
10.4.0.0 /24 10.3.0.2
0.0.0.0 0.0.0.0 10.5.0.1
對於A：10.1.0.0 /24 10.5.0.2
10.2.0.0/24 10.5.0.2
10.3.0.0/24 10.5.0.2
10.4.0.0/24 10.5.0.2
0.0.0.00.0.0.0 20.2.1.1
對於環狀網絡，需要添加兩側的路由，使得往返數據包路程最短
對於使用默認路由對無效地址的往復轉發，通過TTL來控制轉發次數，當TTL耗盡時，無效數據包被丟棄
6.7 計算機上的路由表
在cmd中輸入route print查看路由表
在計算機上添加路由表：
route add 目標網段 mask 子網掩碼 下一跳 -p（永久路由）
6.8 動態路由協議
所有的動態路由協議都是ip協議
6.8.1rip協議（rotuing informationprotocol）
特點：
1、週期性通告路由信息（30s）隔一段時間沒有收到通告的路由信息，則從路由表中刪除
2、選擇最佳路徑的標準是跳數（度量值），最大跳數爲15跳，16跳認爲不可到達
3、配置動態路由協議：route rip，使用network+ip地址進行rip配置
刪除路由配置：no route rip
6.8.2 ospf協議
4、ripv1與ripv2
Ripv1只支持等長子網劃分，在傳輸時不帶有子網掩碼信息，而是通過自己的子網掩碼來推斷通告的子網掩碼信息，使用廣播通訊
Ripv2支持變長子網劃分，使用多播通訊224.0.0.9
一個UDP包最多25個路由
6.8.2ospf協議（開放式最短路徑優先協議）
1、 三張表：鄰居表（Hello數據包）具有週期性
鏈路狀態表 ：互相交換鄰居表構成一張大表（地圖）
路由表 ：由鏈路狀態表計算
2、Ospf選擇路徑的度量值是帶寬
3、ospf支持多區域（區域內的路由器由區域邊界路由器通告）
//rip協議15跳最大，16跳爲不可到達
152頁rip協議，由已知的路由表收到更新後寫出新的路由信息
NAT PAT技術 私網地址訪問internet 需要配置NAT
INTERNET需要訪問
Ip協議：選擇轉發最佳路徑 rip、ospf協議
第七章 網絡層協議
7.1 ARP協議
功能：發廣播將本網段（包括網關）Ip地址解析出MAC地址
範圍:以太網中使用，因爲在ppp協議中不需要mac地址
ARP欺騙：當A計算機解析網關地址時，網關響應，同時惡意計算機B也響應，並
將網關的地址寫成自己的，由於廣播不驗證正確與否，所以A計算機就
認爲B計算級的MAC地址是網關，B便可捕獲流量等內容
應用：P2P終結者、網絡執法官
7.2 ICMP協議*（（Internet Control Message Protocol）Internet控制報文協議）
功能：測試網絡暢通性，返回錯誤報告
報文類型：請求報文、響應報文、錯誤報告報文
Cmd命令：
ping ：TTL是跳數或者生存時間（過了多少個路由器）win默認128，linux爲64
pathping ：跟蹤數據包並統計丟包率 當出現***時則爲路由器不許通過ICMP數
據包
tracert 跟蹤數據包的路徑，不統計丟包率
7.3 IGMP協議 INTERNET組播管理協議
功能：主要用於音視頻的服務，統計多播組的數量和具體信息，並告 訴路由器自己的多播組
7.3.1 計算機通訊方式
單播：源地址和目標地址明確
多播（組播） ：某個多播地址可以爲某一分組發送多播數據包
廣播：255.255.255.255
7.4 網絡層首部
網絡層功能由網絡層首部實現
版本：佔4位，指明瞭ip協議的版本
首部長度：佔4位，一個二進制表示4
區分服務:QoS
標識：一個包中不同的分片具有相同的標識
標記：如果其後面還有分片，則flags=1，否則則爲0
片偏移：字節爲包中的第多少個字節
生存時間：每過一個路由器TTL減1
協議：指明傳輸層協議 TCP（6）、UDP（1）
7.5 ***
7.5.1NAT（網絡地址轉換）
私網地址轉換爲公網地址再發送出去，節省ip地址。
內網使用私有網絡，通過在有公網地址的設備做端口映射就可以直接訪問內網服務器
NAT可以端口映射：內網使用私有網段，通過在公網設備上的端口映射，可以訪問到內網服務器
在開放的網絡裏通過加密和身份驗證來實現內網的可靠訪問