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[ICMP 报文类型（差错报文 和 查询报文）](#ICMP 报文类型（差错报文 和 查询报文）)
[1. 差错报文（Error Messages）](#1. 差错报文（Error Messages）)
[2. 查询报文（Query Messages）](#2. 查询报文（Query Messages）)
DNS
为什么需要域名解析？
我们在上网的时候，通常使用的方式是域名，而不是 IP 地址，因为域名方便人类记忆。 那么实现这一技术的就是 DNS 域名解析，DNS 可以将域名网址自动转换为具体的 IP 地址。
DNS 中的域名都是用句点来分隔的，比如 www.server.com ，这里的句点代表了不同层次之间的界限。 在域名中，越靠右的位置表示其层级越高。 毕竟域名是外国人发明，所以思维和中国人相反，比如说一个城市地点的时候，外国喜欢从小到大的方 式顺序说起（如 XX 街道 XX 区 XX 市 XX 省），而中国则喜欢从大到小的顺序（如 XX 省 XX 市 XX 区XX 街道）。
根域是在最顶层，它的下一层就是 com 顶级域，再下面是 server.com。
所以域名的层级关系类似一个树状结构： 根 DNS 服务器 顶级域 DNS 服务器（com） 权威 DNS 服务器（server.com)
域名解析的工作流程
浏览器首先看一下自己的缓存里有没有，如果没有就向操作系统的缓存要，还没有就检查本机域名解析 文件 hosts ，如果还是没有，就会 DNS 服务器进行查询，查询的过程如下：
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客户端首先会发出一个 DNS 请求，问 www.server.com 的 IP 是啥，并发给本地 DNS 服务器（也就是客户端的 TCP/IP 设置中填写的 DNS 服务器地址）。
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本地域名服务器收到客户端的请求后，如果缓存里的表格能找到 www.server.com，则它直接返回IP 地址。如果没有，本地 DNS 会去问它的根域名服务器："老大， 能告诉我 www.server.com 的IP 地址吗？" 根域名服务器是最高层次的，它不直接用于域名解析，但能指明一条道路。
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根 DNS 收到来自本地 DNS 的请求后，发现后置是 .com，说："www.server.com 这个域名归.com 区域管理"，我给你 .com 顶级域名服务器地址给你，你去问问它吧。"
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本地 DNS 收到顶级域名服务器的地址后，发起请求问"老二， 你能告诉我 www.server.com 的 IP地址吗？"
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顶级域名服务器说："我给你负责 www.server.com 区域的权威 DNS 服务器的地址，你去问它应该 能问到"。
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本地 DNS 于是转向问权威 DNS 服务器："老三，www.server.com对应的IP是啥呀？" server.com的权威 DNS 服务器，它是域名解析结果的原出处。为啥叫权威呢？就是我的域名我做主。
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权威 DNS 服务器查询后将对应的 IP 地址 X.X.X.X 告诉本地 DNS。
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本地 DNS 再将 IP 地址返回客户端，客户端和目标建立连接。 至此，我们完成了 DNS 的解析过程。现在总结一下，整个过程我画成了一个图。
面试时精简介绍DNS
"DNS，即域名系统，其核心作用是将人类易于记忆的域名（如 www.google.com）转换为机器能够识别的IP地址。
一个完整的解析流程如下：
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本地多级缓存查询 ：客户端首先会依次查询浏览器缓存 、操作系统缓存 和本地 Hosts 文件 ，如果命中则直接返回结果。
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发起递归查询 ：若本地无缓存，客户端的解析器（Resolver）会向配置的本地DNS服务器 （通常由ISP提供或为公共DNS）发起一个递归查询 。
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执行迭代查询 ：本地DNS服务器收到请求后，会代替客户端进行一系列的迭代查询 。它会先询问根域名服务器 ，根服务器会引导它去找对应的顶级域名（TLD）服务器 ；TLD服务器再引导它去找负责该域名的权威域名服务器 。
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获取并缓存结果 ：最终，本地DNS服务器从权威服务器处获得域名与IP地址的映射关系，然后将这个结果返回给客户端，并将结果缓存起来 以备后续使用。
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协议选择 ：在协议层面，DNS查询为了追求速度，主要使用 UDP/53 端口。但当响应报文大于512字节，或在进行主备DNS服务器间的区域传输 时，会切换到 TCP/53 端口以保证数据的完整性和可靠性。"
关于递归查询和迭代查询的解释
客户端向 本地DNS服务器（也就是递归DNS） 发出的请求，是一个 递归查询 。意思是："我把域名给你，你必须给我最终的IP地址，中间过程我不管。"
本地DNS服务器 为了完成任务，向外（根、顶级、权威）发出的一系列请求，是 迭代查询 。意思是："请告诉我下一步该问谁。"
ARP
在传输一个 IP 数据报的时候，确定了源 IP 地址和目标 IP 地址后，就会通过主机「路由表」确定 IP 数 据包下一跳。然而，网络层的下一层是数据链路层，数据链路层数据的传输必须依赖MAC地址，所以我们还要知道「下一跳」的 MAC 地址。
由于主机的路由表中可以找到下一跳的 IP 地址，所以可以通过 ARP 协议，求得下一跳的 MAC 地址。
那么 ARP 又是如何知道对方 MAC 地址的呢？
简单地说，ARP 是借助 ARP 请求与 ARP 响应两种类型的包确定 MAC 地址的。
ARP解析过程是广播和单播相结合的。
- ARP请求：ARP请求报文是一个广播报文。这意味着局域网内的所有设备都会收到这个请求。
- ARP响应：只有IP地址与请求匹配的设备会发送一个单播报文作为响应，将自己的MAC地址回复给发起请求的设备。
广播发出，单播返回！！！
RARP（被DHCP取代了）
ARP 协议是已知 IP 地址求 MAC 地址，那 RARP 协议正好相反，它是已知 MAC 地址求 IP 地址。
RARP协议的工作方式也是广播发出，单播返回。
RARP协议的设计初衷与ARP正好相反。
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ARP ：已知设备的IP地址 ，请求其对应的MAC地址。
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RARP ：已知设备的MAC地址 ，请求其对应的IP地址。
这个协议主要用于那些没有硬盘存储IP地址的无盘工作站。当这些工作站启动时，它们只知道自己的MAC地址，但不知道自己的IP地址。为了能够连接到网络，它需要向网络中的RARP服务器请求分配一个IP地址。
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RARP请求（广播） ：无盘工作站会向网络发送一个广播请求，内容大致是："我的MAC地址是AA:BB:CC:DD:EE:FF，请告诉我我的IP地址是多少？"
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RARP响应（单播） ：网络中的RARP服务器收到这个广播后，会查询其配置表中与该MAC地址对应的IP地址，然后发送一个单播响应，告诉无盘工作站："你的IP地址是192.168.1.10。"
无盘工作站收到这个单播响应后，就会配置自己的IP地址，从而能够正常地接入网络。
RARP协议的局限性
虽然RARP在过去发挥了重要作用，但它有几个明显的局限性：
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需要专门的服务器：网络中必须有一台RARP服务器来响应请求。
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只能获取IP地址：RARP只能提供IP地址，无法提供子网掩码、网关IP等其他网络配置信息。
正是因为这些局限性，RARP协议在今天已经被更强大、更全面的协议所取代，主要是DHCP（动态主机配置协议）。DHCP不仅能够动态分配IP地址，还能同时提供子网掩码、默认网关、DNS服务器地址等所有必要的网络配置信息，并且可以跨子网工作，因此成为了现代网络中主流的动态IP分配协议。
DHCP
DHCP主要用来为局域网中的主机动态分配IP地址和其他网络参数（如网关、DNS服务器），避免人工配置，DHCP在我们日常生活中使用的很多。
DHCP的基本过程（DORA流程）
DHCP的核心过程一般被总结为 DORA 四个阶段：
（Discover -- Offer -- Request -- Acknowledge）
记住这四个字母！！！DORA！！！
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Discovery（发现）
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当一台主机（客户端）刚接入网络，没有IP地址时，会发送一个 DHCP Discover 广播包（目的地址
255.255.255.255，源地址0.0.0.0）。 -
作用：向局域网内寻找DHCP服务器，请求网络配置信息。
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Offer（提供）
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网络中的DHCP服务器收到Discover后，会从其地址池中挑选一个可用IP地址，并返回 DHCP Offer 报文给客户端（通常仍然是广播）。
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其中包含：
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提议的IP地址
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子网掩码
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默认网关
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DNS服务器地址
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租约期限（lease time）
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Request（请求）
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客户端收到多个DHCP Offer时，会选择其中一个（一般是第一个响应的），然后向网络发送一个 DHCP Request 报文，表示接受该服务器提供的配置，并拒绝其他服务器。
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这个报文同样是广播的，目的是让所有DHCP服务器都知道该客户端选择了哪一个。
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Acknowledge（确认）
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被选中的DHCP服务器收到Request后，会返回一个 DHCP ACK 报文，正式确认租约并提供完整的配置信息。
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客户端收到ACK后，就可以配置自己的IP地址、网关和DNS，开始正常通信。
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客户端: DHCP Discover ---> 广播 ---> 服务器
服务器: DHCP Offer ---> 广播 ---> 客户端
客户端: DHCP Request ---> 广播 ---> 服务器
服务器: DHCP ACK ---> 广播 ---> 客户端
可以看到就是有些步骤可以是单播，有些必须是广播，不过四个步骤全部都是广播是一定可行的。至于为什么有几步可以是单播，是因为DHCP报文中的broadcast这个字段设置的值不同罢了。
租约续订过程
DHCP分配的IP不是永久的，而是有 租约期（lease time）。在租约期到期前，客户端需要向DHCP服务器请求续约：
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T1 定时器（通常为租约时间的 50%）
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客户端会向原DHCP服务器发送 DHCP Request，请求续约。
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如果服务器回应 DHCP ACK，则续约成功。
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T2 定时器（通常为租约时间的 87.5%）
- 如果T1未能成功，客户端会广播发送续约请求，向任意DHCP服务器申请续约。
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租约到期
- 如果没有任何服务器响应，客户端必须放弃当前IP，并重新进入DORA流程。
ICMP
ICMP 全称是 Internet Control Message Protocol，也就是互联网控制报文协议。
ICMP 是 IP 协议族的一部分，主要用于在 IP 主机、路由器之间传递控制信息和错误报告。它运行在 网络层（严格来说是 IP 的附属协议）。不用于传输用户数据，而是用于 网络诊断、错误提示、状态反馈。
当遇到问题的时候，总不能死个不明不白，没头没脑的作风不是计算机网络的风格。所以需要传出消 息，报告遇到了什么问题，这样才可以调整传输策略，以此来控制整个局面。
ICMP 主要的功能包括：
- 确认 IP 包是否成功送达目标地址、报告发送过程中 IP 包被废弃的原因和改 善网络设置等。
- 在 IP 通信中如果某个 IP 包因为某种原因未能达到目标地址，那么这个具体的原因将由 ICMP 负责 通知。
Ping和Traceroute
常见的网络工具 ping、traceroute 就依赖 ICMP 报文。
Ping 的作用是测试主机的连通性。它通过发送一个特殊的网络数据包（ICMP Echo Request）到目标主机，并等待对方的响应（ICMP Echo Reply）。
工作原理：它像是在问"你在吗？"。如果收到回复，就表示网络通畅。
主要功能：
连通性测试：确认你的设备与目标主机之间是否能够互相通信。
丢包率检测：统计发送和接收的数据包数量，计算丢包率。高丢包率通常意味着网络不稳定或拥堵。
延迟测量：计算数据包往返所需的时间（RTT，Round-trip Time），以此评估网络延迟。延迟越低，网络速度越快。
Traceroute 的作用是追踪数据包的路径。它能显示数据包从你的设备到目标主机所经过的所有中间路由器，并记录每一跳的延迟。
工作原理：它像是在问"你是第几站？"。通过发送一系列特殊的数据包，并利用 TTL（生存时间）机制，它能逐一发现数据包经过的所有路由器。
主要功能：
路径追踪：显示数据包在网络中的完整传输路径。
故障定位：当你访问某个网站很慢时，Traceroute 可以帮助你找出是哪一跳（哪个路由器）出现了问题，是延迟高还是丢包严重。
IP 数据包传输时，一旦发生错误（如目标不可达、超时、路由失败等），相关设备会向源主机发送 ICMP 报文。报文包含错误类型和相关的 IP 数据包信息，方便源主机定位问题。
ICMP 报文类型（差错报文 和 查询报文）
1. 差错报文（Error Messages）
用于报告传输中出现的异常：
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目标不可达（Destination Unreachable，Type 3）
例如网络不可达、主机不可达、端口不可达等。
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超时（Time Exceeded，Type 11）
IP 数据包 TTL 减为 0 时触发，
traceroute就是利用这一机制。 -
参数问题（Parameter Problem，Type 12）
报文头字段有错误。
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源抑制（Source Quench，Type 4，已弃用）
早期用于拥塞控制，现代网络中已废弃。
2. 查询报文（Query Messages）
用于网络诊断和信息请求：
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回显请求与应答（Echo Request / Echo Reply，Type 8/0）
ping使用，用来测试主机是否可达。 -
时间戳请求与应答（Timestamp Request / Reply，Type 13/14）
用于测量时延和同步时间。
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路由器通告与请求（Router Advertisement / Solicitation，Type 9/10）
路由器发现机制。
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