14、网络层协议IP、ICMP、ARP、RARP

一、IP 

1、IP包头的格式

IPv4包头长度通常为20字节，但是如果可选项中有信息，可能会超过20字节

版本：目前使用一般为IPv4

首部长度：定义了整个IPv4数据包头部的长度，默认20字节

优先级域服务类型：优先级与服务类型，提供3层的QoS

总长度： IP数据总长度

标识符、标志、段偏移量：上层来的数据到IP层会被分段，这几个字段用来对数据包进行标识，是在数据到达目的端重组的时候，不会乱序。

TTL：生命周期字段，经过一个路由器减1，为0时，数据包丢弃，为了放置一个数据包在网络中无限的循环下去。 

协议号：协议字段，用来标识封装的上层数据是UDP还是TCP，UDP是17，TCP是6

首部校验和：用来做IP头部正确性检测，但不包含数据部分。因为每个路由器要改变TTL的值，所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。

源地址：发送方地址

目标地址：接收方地址

可选项：可有可无，发送时间，拍错信息等

数据：数据

二、ARP

1、ARP作用

IP地址解析为MAC地址

2、为什么需要MAC地址才能通信

通过之前的OSI七层模型可以知道，数据在数据链路层传输的时候会加一个帧的头部，里面包含MAC地址，解封的过程也需要MAC地址

3、ARP原理

MAC地址是物理地址，只在本地网络中定义主机

IP地址逻辑上的，他可以定义全局地址

每台主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址，如果有，就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。

4、ARP的查询

在Windows操作系统中：

arp -a 

在Cisco路由器上

show ip arp

三、RARP协议

1、RARP作用

反向ARP解析，已知自己的MAC地址，找自己的IP地址。（无盘工作站）

2、RARP原理

四、代理ARP 

1、代理ARP原理

五、ICMP协议

1、作用

ICMP消息通过IP数据包传送，被用来发送错误和控制信息。

2、信息类型

ICMP定义了很多信息类型，例如

目的地不可达

TTL超时

消息请求

信息应答

地址请求

地址应答

3、ICMP协议的应用