前言

简单介绍一下ip协议。

正文

先来看下ip协议在网络层的哪一层:

1. 应用层
2. 表示层
3. 会话层
4. 传输层
5. 网络层
6. 数据链路层
7. 物理层

ip 层就在网络层：

其实很好想象哈，就是因为每台机器起码有一个ip地址，形成了这样一个网络。

ip 层的功能就是：

ip 寻址 选路 封装打包 分片

数据链路层功能:

1. 逻辑链路控制
2. 媒体访问控制
3. 封装链路层帧
4. mac 寻址
5. 差错检测与处理
6. 定义物理层标准

ip地址:

我们知道ip地址一共4个字节。

那么理论上有2的32次方个地址，也就是43亿多，现在来看肯定不够用了。

如果只是这样分类的话，那么有一个问题，什么问题呢？

那就是不满足一个需求，比如有一个社区是800台ip地址，这个时候分一个c类地址肯定不够，分一个b类地址又太大，这样会浪费的。

那么怎么破呢？

这个时候就要使用cidr 无分类地址:

cidr, classess inter-domain routing 这个意思。

表示方法就是a.b.c.d/b n 范围[0,32]

这样就可以根据n的范围然后进行划分了。

比如800台需要ip的，那么分的就是n是22(32-10)了，1024个ip了。

这个时候也很好判断一个ip是否在某个网络下。

比如某个网络的子网掩码是10.10.1.32/27。

那么这个网络为:00001010.00001010.00000001.00100000

这样的。 那么判断10.10.1.44 是否在这个网络中呢？

那么判断前27位是否一样，如果一样的话，那么就是在同一网络了。

另一个例子：10.10.1.90 前27位就不一样，那么这个时候就不在一个网络中。

那么他们的寻址方式是怎么样的呢？

比如MCI 分配了 208.128.0.0/11

MCI 将 208.130.28.0/22 分配给ars

ars 将 208.130.29.0/22 分配给publish servers 使用。

那么www.freesoft.org 使用208.130.29.33 地址。

那么先找到mci，然后找到了ars，然后ars 找到了publish servers，然后找到了这个地址。

然后有一些特殊的ip，全0或者全1的特殊含义。

这里就解释了，ip的一个分类，并且非常简单说了一下ip是怎么寻址的。

那么为什么有mac 地址呢？ 不是说ip地址就可以找到机器了吗？ 为什么还有这个mac地址呢？

有些人就说啊，有很多台机器共享一个ip，如果根据ip是找不到机器的。

这个怎么说呢？ 其实是本末倒置了。因为ip层基于链路层，链路层是只有ip的，也就是你必须通过mac才能传输。

比如 a 要往 b发送信息，那么a必须知道b的mac地址，这样交换机才能知道发送给b。

为什么有ip这个东西呢？

想想一下这个时候，a 是将信息第一个交换机呢？还是将发给第二个交换机呢？对吧，如果有ip协议的话，那么就知道在那个子网，就知道发给哪个了，这就是ip的网络能力。

那就有人又问了，为什么不将mac 废除，然后直接使用ip呢？

这个时候可能有人回答ip没有那么多啊，而且又很多局域网，很难每台机器一个独立ip呢？

这的确是一个很大的问题，个人认为最大的原因是ip是动态的，而mac 是不变的。假如一台机器的a 通过几个网络访问到b，然后有一台机器c替换了b的ip，那么和a对话的就是b了。这样复杂度就很高了。

无论如何ip协议和链路层协议是相符的。

这个就是动态地址解析协议ARP (address resolution protocal).

动态解析广播。

那么比如a要发送到b，a 只能到b的ip地址，那么是如何获取b的mac地址呢？

首先a向交换机1发送广播，那么b收到了相应后，那么就会发送mac地址给a了。

a知道了b的mac地址就可以通信了。

但是如果每次都这样广播一次的话，那么实在性能太低了，这不是一般的低。

那么这个时候一般当a知道了 ip 的 mac 后就会进行缓存,下次对这个ip发送消息的时候拿下mac就好了。

那么查看一下本地缓存:

windows: arp -a
linux: arp -nv
mac: arp -nla

这里说明一下交换机的作用哈。

交换机的主要功能包括：学习功能、转发过滤和消除回路。

学习功能：以太网交换机知道连接到每个端口的设备的MAC地址，将该地址与相应的端口进行映射，并存储在交换机缓存的MAC地址表中。

转发过滤：当数据帧的目的地址在MAC地址表中被映射时，它被转发到与目的节点相连的端口，而不是所有端口。

消除环路：当交换机包括一个冗余环路时，以太网交换机通过生成树协议避免环路，同时允许备份路径。

现在一般是路由器了，路由器包含了交换机的功能，如果交换机1是路由器的话，那么直接这个路由器也是有arp的缓存的，如果有对应ip的mac地址直接发给了a了。

那么来看一下arp的报文格式。

arp 报文格式:

硬件类型： 如1 表示以太网 协议类型，如0*0800 表示ipv4 硬件地址长度，如6 协议地址长度： 如4表示ipv4 操作码：1 表示请求，2表示应答 发送方硬件地址 发送方协议地址 目标硬件地址 目标协议地址

这里抓个包看下哈：

看下请求的哈:

这里opcode 为1，那么就是请求的了。

如果protocol size是4，protocol type 是0x0800，那么就是ipv4了。

然后请求的地址是192.168.0.100。

然后随便找一个响应的:

然后有一个非常关键的问题得说明一下，那就是arp协议是存在局域网中，而不是广域网。

1、arp是地址解析协议，根据IP地址获取物理地址的一个TCP与IP协议。 2、arp协议工作的解析范围只限于本地网络也就是局域网之中，arp协议工作的范围是不能用于广域网的。

所以不要想通过arp找到百度的mac地址。

怎么说呢？ 如果是广域网的话，你的包首先发送给了网关，网关会修改你包中的mac地址。

抓个百度的包看下:

看到了吧目标的mac地址是你的网关地址。

然后看下百度给你的，到你手里的包是怎么样的？

这个发送给你的mac地址是网关。

那么有ip解析成mac，自然就有mac解析成ip了，这个就是rarp。

这个怎么说呢？就是如果你电脑启动的时候是没有分配ip的，那么你就得问啊，我的mac地址是这个，那么我的ip地址是怎么样的呢？

协议如下：

硬件类型： 如1 表示以太网 协议类型，如0*0800 表示ipv4 硬件地址长度，如6 协议地址长度： 如4表示ipv4 操作码：3 表示请求，4表示应答 发送方硬件地址 发送方协议地址 目标硬件地址 目标协议地址

然后介绍一个arp攻击，这个攻击很简单。

比如，a b c 机器的mac地址分别是aa，bb，cc

当a要发信息给b192.168.0.2的时候，那么c 回答 192.168.0.2 的mac地址是cc。

同样c要发消息给192.168.0.3 的时候，c也回答a的地址是cc。那么a b 直接的通信都到了c。

结

先到这里，后续继续补充ip相关协议。

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