网络协议一网络层（版本、首部长度、区分服务、总长度、标识、标志、片偏移生存时间、协议、首部校验和）

深藏阁楼爱情的钟 2022-10-30 13:27 52阅读 0赞

# 目录 #

**网络层**

*  **版本，首部长度，区分服务**
 *  **总长度**
 *  **标识、标志**
    
     *  【实践】ping 的几个用法、wireshark抓包
 *  **片偏移**
 *  **生存时间**
    
     *  【实践】根据TTL追踪经过路由器
 *  **协议，首部校验和**
    
     *  【实践】Wireshark 完整网络层首部

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网络互联模型：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
请求过程：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
网络分层：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

# 网络层 #

*  网络层数据包（IP数据包，Packet）由 **首部、数据** 两部分组成
 *  **数据**：很多时候是由`传输层`传递下来的**数据段（Segment）**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

# 网络层首部 - 版本、首部长度、区分服务 #

**版本（Version）**

*  占4位
 *  0b0100：IPv4
 *  0b0110：IPv6

**首部长度（Header Length）**

*  占4位，二进制乘以4才是最终长度
 *  0b0101：20（最小值）
 *  0b1111：60（最大值）

区分服务（Differentiated Services Field）

*  占8位
 *  可以用于提高网络的服务质量（QoS，Quality of Service），这个了解即可

# 网络层首部 - 总长度 #

**总长度（Total Length）**

*  占16位 : 2个字节, 256 \* 256 = 65535
 *  **首部 + 数据的长度之和，最大值是 65535**  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
    由于 **`帧的数据不能超过1500字节`**，所以过大的IP数据包，需要 **分片（fragments）** 传输给数据链路层，**每一片都有自己的网络层首部（IP首部）**

# 网络层首部 - 标识、标志、片偏移 #

> 标识、标志、片偏移 : **它们的作用就是用来将 网络层数据包 进行分片向下传递给数据链路层, 最后再合并成一个完整的数据包 向上传递。**

**标识（Identification）**

*  占16位
 *  数据包的ID，当数据包过大进行**分片时，同一个数据包的所有片的标识都是一样的** (用标识来合并分片)
 *  有一个计数器专门管理数据包的ID，每发出一个数据包，ID就加1

**标志（Flags）**

*  占3位
 *  第1位（Reserved Bit）：保留
 *  第2位（Don’t Fragment）：1代表不允许分片，0代表允许分片
 *  第3位（More Fragments）：1代表不是最后一片，0代表是最后一片

# 【实践】ping 的几个用法、wireshark抓包 #

`ping /?` 查看ping的用法  
`ping ip地址 -l 数据包大小` 发送指定大小的数据包(`ping www.baidu.com -l 1400`)  
`ping ip地址 -f` 不允许网络层分块 (`ping www.baidu.com -l 2000 -f`)

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通过 Wireshark 抓包查看 `ping www.baidu.com` 发送的包

通过 `ping` 命令，实际上发送了4次 ICMP数据包：  
![在这里插入图片描述][20210111002821725.png]  
通过 Wireshark 可以证实：  
![在这里插入图片描述][20210111002808149.png]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

# 网络层首部 - 片偏移 #

**片偏移（Fragment Offset）**

*  占13位
 *  片偏移乘以8：**字节偏移**（wireshark显示的是字节偏移）
 *  每一片的长度一定是8的整数倍  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

`ping ke.qq.com -l 4000` 以前可以往腾讯课程发长度为4000的数据包，现在似乎不行了。。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

# 网络层首部 - 生存时间 #

**生存时间（Time To Live，TTL）**

*  占8位
 *  **每个路由器在转发之前会将TTL减1**，一旦发现TTL减为0，路由器会返回错误报告
 *  观察使用 `ping` 命令后的TTL，能够推测出对方的操作系统、中间经过了多少个路由器  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
    Wireshark：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

# 【实践】根据TTL追踪经过路由器 #

`ping ip地址 -i TTL` 设置TTL的值  
通过 `tracert`、`pathping` 命令，可以跟踪数据包经过了哪些路由器

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`ping baidu.com -i 1` 经过1次就消亡，显然由**网关**回复。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
通过 `ping baidu.com -i 1`、`ping baidu.com - i 2`、`ping baidu.com -i 3` … 可以追踪发包到百度经过的路由器。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

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`tracert` 和 `pathping` 命令实际上更简单也可以追踪路由器：

`tracerrt baidu.com`  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70]  
`pathping baidu.com`：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_1_color_FFFFFF_t_70 1]

# 网络层首部 - 协议、首部校验和 #

**协议（Protocol）**

*  占8位
 *  **`表明所封装的数据是使用了什么协议`**  
    ![在这里插入图片描述][2021011121130924.png]

**首部校验和（Header Checksum）**

*  **用于检查首部是否有错误**

Wireshark：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

# 【实践】Wireshark 完整网络层首部 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzczNDA5NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221024/64df1c08bfa14c3c9f448a95802638cd.png
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[20210111002821725.png]: /images/20221024/7192716180ff4b91a29ede4e050ea365.png
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