A模块 系统与网络安全 第三门课 网络通信原理-3
今日目标
- IP数据包格式
- IP地址解析
- 网络层常见协议
- 路由原理和配置
- 路由器转发数据分析
- 配置默认路由
1 IP数据包格式
1.1 网络层概述
- 位于OSI模型第三层
- 作用
√定义网络设备的逻辑地址，俗称网络层地址（如P地址）
√在不同的网段之间选择最佳数据转发路径 - 协议
√IP协议
1.2 IP数据包格式
- 网络层的所有功能，都是通过该层的诸多协议实现的
- 目前网络中，主要的网络层协议是IP协议
- IP数据包是可变长度的，它由两部分组成：首部和数据
√首部由两部分组成：固定部分和可变部分
√固定部分20字节，可变部分由一些选项组成，最长40字节
2 网络层IP地址解析
2.1 网络与广播地址
-
网络地址
√主机位全为O的IP地址
√表示的是一个网络范围，仅仅表示一个区域，不代表任何一个主机
√例如：192.168.1.0255.255.255.0，是网络地址 -
广播地址
√主机位全为1的1P地址
√表示的是一个网络范围内的所有主机/设备
√例如：192.168.1.255255.255.255.0，是广播地址
2.2 可用P地址
- 可用引P地址范围及广播地址
192.168.1.00000000=192.168.1.0 网络地址
192.168.1.00000001=192.168.1.1
192.168.1.00000010=192.168.1.2
192.168.1.00000011=192.168.1.3
…
192.168.1.11111110=192.168.1.254 有效主机地址
192.168.1.11111111=192.168.1.255 广播地址
3 网络层常见协议
3.1 ICMP协议概述
- 概述
√ICMP(Internet Control Message Protocol),Internet控制消息协议
√位于OSI模型第三层，即网络层 - 作用
√在IP网络中发送控制消息，反馈可能发生在通信环境中的各种问题，从而为网络连通性测试以及网络故障定位提供有效指示信息 - 场景示例
√当路由器收到一个不能被送到最终目的地的数据包时，路由器会向源主机发送一个CMP主机不可达的消息
3.2 ICMP协议应用
- 测试工具-Ping
√测试两个设备之间的连通性
√使用的是ICMP协议的数据包 - 测试命令
ping 目标IP
- Echo Request,请求报文
- Echo Reply,响应报文
- 常见的ping反馈结果
√连接建立成功，Reply from目标地址.…
√目标主机不可达，Destination host unreachable.
√请求时间超时，Request timed out.
3.3 ARP协议概述
- ARP(address resolution protocol):地址解析协议
√属于OSI模型第三层（网络层）
√主要作用是：基于目标P地址获得对应的目标MAC地址，从而完成数据帧的2层头部封装，实现数据的快速转发 - ARP报文类型
√ARP请求报文，源设备以广播的方式发送，向所有设备请求MAC地址
√ARP回应报文，目标设备以单播的方式回应，直接返回给“源设备” - ARP核心工作表
√ARP表，包含的是IP地址与MAC地址的对应关系条目
√ARP条目分为静态和动态两种类型
√动态ARP条目的存活时间是1200s - 任何设备发送数据的原理
√任何设备在发送数据包之前，必须检查ARP表，查看包含去往目标IP地址时所使用的MAC地址
√如果ARP表包含目标IP地址对应的条目，则使用目标MAC封装数据
√如果ARP表不包含对应的ARP条目信息，则发送ARP请求，获得目标MAC
3.3 ARP工作原理
- 设备刚开机时，ARP表是空的
ARP Cache
Internet Address Physical Address Type
- 主机10.1.1.1要与10.1.1.2通信，首先以广播方式发送ARP请求
- 所有主机都接收到10.1.1.1的ARP请求报文，但只有10.1.1.2给它一个单播回复，并将10.1.1.1的MAC地址保存在自己的ARP表
- 主机10.1.1.1将10.1.1.2的MAC地址保存到ARP缓存中，然后就可以发送数据
4 路由原理和配置
4.1 什么是路由
- 将数据包从一个网段发送到另一个网段
√需要依靠具备路由功能的设备来完成
√常见的路由设备有路由器或三层交换机
4.2 路由器如何工作
- 根据路由表选择最佳路径
√每个路由器都维护着一张路由表，这是转发数据包的关键
√每条路由表记录指明了：到达某个子网或主机应从路由器的哪个物理端口发送，通过此端口可到达该路径的下一个路由器的地址
4.3 路由表的形成
- 路由表是在路由器中维护的路由条目的集合，路由器根据路由表做路径选择，路由表是怎么形成的呢？
- 直连网段
√配置接口IP地址
√并且接口状态up - 非直连网段
4.4 路由的类型
- 依据来源的不同，路由条目可以分为三种类型
√通过链路层协议发现的路由称为直连路由
√通过网络管理员手动添加的路由称为静态路由
√通过动态路由协议自动发现的路由称为动态路由
4.5 静态路由
- 静态路由：
√由管理员手动配置添加，为单向条目
√通信双方的路由器都需要配置路由，否则会导致数据包有去无回
静态路由配置命令
使用ip route-static命令
√指定到达的目的网络
√基本格式：
[Huawei]]ip route-.static目标网络子网掩码下一跳
5 路由器转发数据
5.1 路由器转发数据包的过程
6 配置默认路由
6.1 默认路由
- 默认路由
√默认的目标网络为0.0.0.0/0，可以匹配任何目标地址
√只有路由表中找不到任何明细路由时，才会使用默认路由(缺省路由)
√默认路由，可以手动添加，也可以让路由器动态学习
- 默认路由配置命令
