第四章：IP基本原理

IP基本原理

• 一、IP的定义
• 二、IP头部封装格式（重点）
• • [2.1 version 版本](#2.1 version 版本)
  • [2.2 IHL 头部长度](#2.2 IHL 头部长度)
  • [2.3 Type of service 服务类型](#2.3 Type of service 服务类型)
  • [2.4 Total length 数据包总长度](#2.4 Total length 数据包总长度)
  • [2.5 identification 标识符](#2.5 identification 标识符)
  • [2.6 Flags 标志](#2.6 Flags 标志)
  • [2.7 Fragment offset 分片偏移](#2.7 Fragment offset 分片偏移)
  • [2.9 Time to Live 生命周期](#2.9 Time to Live 生命周期)
  • [2.10 Protocol 协议](#2.10 Protocol 协议)
  • [2.11Header Checksum 头部校验序列](#2.11Header Checksum 头部校验序列)
  • [2.12 Source Address 源IP地址](#2.12 Source Address 源IP地址)
  • [2.13Destination Address 目的IP地址](#2.13Destination Address 目的IP地址)
  • [2.14 Options 可选项](#2.14 Options 可选项)
  • [2.15 Padding 填充](#2.15 Padding 填充)
• 三、MTU
• 四、IP地址（重点）
• • [1. 定义](#1. 定义)
  • [2. 格式](#2. 格式)
  • [3. 分类](#3. 分类)
  • • [3.1 A类](#3.1 A类)
    • [3.2 B类](#3.2 B类)
    • [3.3 C类](#3.3 C类)
    • [3.4 D类](#3.4 D类)
    • [3.5 E类](#3.5 E类)
    • [3.6 IP 地址分类用来划分不同的网络规模](#3.6 IP 地址分类用来划分不同的网络规模)
  • [4. 特殊地址](#4. 特殊地址)
  • • [4.1 127.X.X.X](#4.1 127.X.X.X)
    • [4.2 主机位全0的地址](#4.2 主机位全0的地址)
    • [4.3 主机位全1的地址](#4.3 主机位全1的地址)
    • [4.4 255.255.255.255](#4.4 255.255.255.255)
    • [4.5 0.0.0.0](#4.5 0.0.0.0)
  • 5.公网/私网地址
  • • [5.1 公网地址](#5.1 公网地址)
    • [5.2 私网地址](#5.2 私网地址)
    • • [5.2.1 地址范围](#5.2.1 地址范围)
• 五、ARP协议
• • [1. 定义](#1. 定义)
  • [2. 工作原理](#2. 工作原理)
  • [3. 相关命令](#3. 相关命令)
• [六、 RARP协议](#六、 RARP协议)
• [七、 ICMP协议](#七、 ICMP协议)
• • [1. Ping](#1. Ping)
  • [2. Tracert](#2. Tracert)
• [八、 IP数据转发原理](#八、 IP数据转发原理)
• [九、 网关](#九、 网关)

一、IP的定义

1. 当前唯一的网络层协议标准
2. 定义数据网络层的封装方式、编址方式

二、IP头部封装格式（重点）

2.1 version 版本

用于表示封装的是IPv4还是IPv6

2.2 IHL 头部长度

描述了数据包头的内容长度

2.3 Type of service 服务类型

用于标识DSCP或IP优先级，用于QOS识别

2.4 Total length 数据包总长度

2.5 identification 标识符

用于表示某个分片来自于哪个数据包

2.6 Flags 标志

保留；标识数据包是否禁止分片；标识是否为最后一个分片

2.7 Fragment offset 分片偏移

用于描述分片在数据包中的位置

2.9 Time to Live 生命周期

1. 该数据包允许经过的路由器的最大跳数
2. 数据包每经过一台路由器，TTL-1

2.10 Protocol 协议

用于标识上层协议是TCP/UDP/ICMP

2.11Header Checksum 头部校验序列

用于头部信息差错校验

2.12 Source Address 源IP地址

2.13Destination Address 目的IP地址

2.14 Options 可选项

2.15 Padding 填充

三、MTU

1. 最大传输单元
2. 接口收发数据支持的单个包的最大长度
3. 以太网接口默认MTU1500Byte
4. PPPoE默认MTU1492Byte

四、IP地址（重点）

1. 定义

网络层地址

2. 格式

1. 32位长度，点分十进制
2. 由网络位 + 主机位组成
3. 网络位长度和数字完全一致的地址属于同一网段

3. 分类

3.1 A类

1. 地址范围 1.X.X.X - 126.X.X.X
2. 网络位划分 前8位为网络位，后24位为主机位

3.2 B类

1. 地址范围 128.X.X.X - 191.X.X.X
2. 网络位划分 前16位为网络位，后16位为主机位

3.3 C类

1. 地址范围 192.X.X.X - 223.X.X.X
2. 网络位划分 前24位为网络位，后8位为主机位

3.4 D类

1. 地址范围 224.X.X.X - 239.X.X.X
2. 网络位划分 组播地址，不可用于配置为主机地址

3.5 E类

1. 地址范围 240.X.X.X - 255.X.X.X
2. 网络位划分 科研用地址，不对公开放

3.6 IP 地址分类用来划分不同的网络规模

4. 特殊地址

4.1 127.X.X.X

本地环回地址，用于标识本机

4.2 主机位全0的地址

网络地址，用来标识某个网段

4.3 主机位全1的地址

本网段广播地址

4.4 255.255.255.255

全网广播地址

4.5 0.0.0.0

任意IP地址

5.公网/私网地址

5.1 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

5.2 私网地址

本地随意使用，无法在互联网上寻址

5.2.1 地址范围

1. A类： 10.X.X.X
2. B类： 172.16.X.X - 172.31.X.X
3. C类： 192.168.X.X
4. 自动私有地址 169.254.X.X
5. 运营商专用私有地址 100.64.X.X - 100.127.X.X

五、ARP协议

1. 定义

地址解析协议，把IP地址解析为MAC地址

2. 工作原理

广播查询，单播响应

1. 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
2. B主机以单播形式回复A主机本机MAC地址
3. 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

3. 相关命令

1. 查询ARP缓存 arp -a
2. 清空ARP缓存 arp -d

六、 RARP协议

1. 逆向地址解析协议
2. 用于根据本机自己的MAC地址，查询本机自己的IP地址

七、 ICMP协议

1. Ping

测试网络连通性

2. Tracert

1. 路由跟踪
2. H3C的设备开启路由跟踪功能需要的前置命令
   2.1 ip ttl-expires enable
   2.2 ip unreachables enable

八、 IP数据转发原理

1. 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
2. 如果目的IP和本机IP不属于同一网段，会查网关IP地址的Mac地址，并进行封装

九、 网关

1. Gateway
2. 本网段出口的IP地址