网络层协议与应用

小灰灰 2021-07-24 17:51 421阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、网络层协议
 *   *   *   *  1、IP数据包格式
             *  2、ICMP的主要功能介绍
             *  3、ICMP协议的封装
             *  4、ICMP消息类型和编码类型
             *  5、ICMP的基本应用
 *  二、ARP协议
 *   *   *   *  1、ARP协议概述：在局域网中，交换机通过MAC地址进行通信，要获得目的主机的MAC地址就需要使用ARP协议将目的IP地址解析成目的MAC地址。
             *  2、IP地址解析为MAC地址
 *  三、ARP攻击与ARP欺骗的原理和应用
 *   *   *   *  1、ARP攻击原理
             *  2、ARP欺骗的原理：ARP欺骗并不会使网络无法正常通信，而是通过冒充网关或其他主机使到达网关或主机的流量通过攻击主机进行转发。通过转发流量可以对流量进行控制和查看，从而可以控制流量或得到机密信息。
 *  四、TCP协议和UDP协议
 *   *   *   *  1、TCP/IP协议族的传输层协议
             *  2、TCP协议：
             *  3、TCP报文段
             *  4、TCP报文段的控制位
             *  5、三次握手和四次挥手
             *  6、常用的TCP端口号及其功能
             *  7、UDP协议

# 一、网络层协议 #

#### 1、IP数据包格式 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1）版本（Version):该字段包含的是IP的版本号，4比特。识别IPv4和IPv6  
2）首部长度（Header Length);该字段用于表示IP数据包头长度，4比特。但其长度是可变的，具体长度取决于可选项字段的长度。  
3）优先级与服务类型（Priorioty & Type of Service):该字段用于表示数据包的优先级和服务类型，8比特。通过在数据包中划分一定的优先级，用于实现服务质量（QoS)的要求。  
4）总长度（Total Lengh):该字段用以指示整个IP数据包的长度，16比特。最长为65535字节，包括包头和数据。  
5）标识符（Identification):该字段用于表示IP数据包的标识符，16比特。当IP对上层数据分片时，它将给所有的分片分配一组编号，然后将这些编号放入标识符字段中，保证分片不会被错误的重组。  
6）标志(Flags):标志字段，3比特。标志和分片一起被用来传递信息。  
7）段偏移量（Fragment Offset):该字段用于表示段偏移量，13比特。段偏移量中包含的信息是在一个分片序列中如何将各分片是否已发出。  
8）TTL(Time to Live):表示生命周期，8比特。  
9）协议号（Protocol):协议字段，8比特。表示在IP数据包中封装的哪一个协议，是TCP还是UDP  
10）首部校验和，16比特。  
11） 源IP地址：32比特。这个是网络地址指的是发送该数据包的设备的网络地址。  
12）目标IP地址，32比特。网络地址表示接收节点的网络地址  
13）可选项：可选项字段根据实际情况可变长，可以和IP一起使用的选项有多个。

#### 2、ICMP的主要功能介绍 ####

1）ICMP是一个“错误侦测与回馈机制”。  
2）通过IP数据包封装的。  
3）用来发送错误和控制消息。

#### 3、ICMP协议的封装 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

#### 4、ICMP消息类型和编码类型 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

#### 5、ICMP的基本应用 ####

1） Ping命令的基本格式为：c:>ping \[-t\] \[-l字节数\] \[-a\] \[-i\] IP\_Address\] target\_name  
①-l参数可以设定Ping包的大小  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
②-t参数可以将系统一直不停地ping下去  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
③-a参数可以返回对方主机的主机名  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

# 二、ARP协议 #

#### 1、ARP协议概述：在局域网中，交换机通过MAC地址进行通信，要获得目的主机的MAC地址就需要使用ARP协议将目的IP地址解析成目的MAC地址。 ####

#### 2、IP地址解析为MAC地址 ####

首先PC1发送数据给PC2，查看ARP中没有PC2的MAC地址，所以PC1发送数据帧给ARP,请求ARP广播，当所有主机收到ARP请求消息，PC2回应ARP应答，其他主机丢弃。之后PC1和PC2就可以单播的形式进行信息传达。  
HR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw==,size\_16,color\_FFFFFF,t\_70)

# 三、ARP攻击与ARP欺骗的原理和应用 #

#### 1、ARP攻击原理 ####

①、欺骗其他所有计算机：攻击主机造假的ARP应答，并发送给局域网中除被攻击主机外的所有主机。ARP应答中包含被攻击主机的IP地址和虚假的MAC地址。

②、攻击主机造假的ARP应答，并发送给被攻击主机。ARP应答中包含除被攻击主机之外的所有主机IP地址和虚假的MAC地址

#### 2、ARP欺骗的原理：ARP欺骗并不会使网络无法正常通信，而是通过冒充网关或其他主机使到达网关或主机的流量通过攻击主机进行转发。通过转发流量可以对流量进行控制和查看，从而可以控制流量或得到机密信息。 ####

# 四、TCP协议和UDP协议 #

#### 1、TCP/IP协议族的传输层协议 ####

TCP：传输控制协议
       UDP：用户数据报协议

#### 2、TCP协议： ####

①TCP是面向连接的、可靠的进程到进程通信的协议。
     ②TCP提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输。
     ③TCP报文段：将若干个字节构成一个分组，叫报文段。TCP报文段封装在IP数据报中。
     ④URG：紧急指针标志，为1时表示紧急指针有效，为0时忽略紧急指针。
                          ⑤PSH：push标志，为1表示是带有push标志的数据，指示接收方在接受到该报文以                          后，应尽快将这个报文段交给应用程序，而不是在缓冲区排队。
                           ⑥RST：重置连接标志，用于重置由于主机崩溃或其他原因而出现错误的选择。或者用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。

#### 3、TCP报文段 ####

![在这里插入图片描述][20210401195959279.png]  
序号：发送端为每个字节进行编号，便于接收端正确重组。  
确认号：用于确认发送端的信息。  
窗口大小：用于说明本地可接受数据段的数目，窗口大小是可变的。

#### 4、TCP报文段的控制位 ####

①URG ②ACK ③PSH ④RST ⑤SYN ⑥FIN  
其中比较常用：  
①SYN：同步序号位，TCP需要建立连接时将该值设为1.  
②ACK：确认序号位，当该位为1时，用于确认发送方的数据。  
③FIN:当TCP断开连接时将该位置为1。

#### 5、三次握手和四次挥手 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
第一次握手：客户端发送syn包(syn=x)到服务器，并进入SYN\_SEND状态，等待服务器确认；  
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN\_RECV状态；  
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
第一次挥手：主动关闭方发送一个FIN，用来关闭主动方到被动关闭方的数据传送，也就是主动关闭方告诉被动关闭方：我已经不 会再给你发数据了(当然，在fin包之前发送出去的数据，如果没有收到对应的ack确认报文，主动关闭方依然会重发这些数据)，但是，此时主动关闭方还可 以接受数据。  
第二次挥手：被动关闭方收到FIN包后，发送一个ACK给对方，确认序号为收到序号+1（与SYN相同， 一个FIN占用一个序号）。  
第三次挥手：被动关闭方发送一个FIN，用来关闭被动关闭方到主动关闭方的数据传送，也就是告诉主动关闭方，我的数据也发送完了，不会再给你发数据了。  
第四次挥手：主动关闭方收到FIN后，发送一个ACK给被动关闭方，确认序号为收到序号+1，至此，完成四次挥手。

#### 6、常用的TCP端口号及其功能 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81NjUwODEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

#### 7、UDP协议 ####

1）UDP协议：①无连接，不可靠的传输协议。
                             ②花费的开销小。
        2）UDP报文的首部格式
        ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210513175109491.png)

①UDP长度：用来指出UDP的总长度，为首部加上数据。  
②校验和：用来完成对UDP数据的差错检验，它是UDP协议提供的唯一可靠机制。  
3）常用的UDP端口号及其功能  
![在这里插入图片描述][2021040121583255.png]

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