IP协议、IP协议头部、IP地址、DNS

缺乏、安全感 2022-12-27 14:13 230阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  IP协议介绍，IP地址详解
 *   *  IP协议和ip地址说明
     *   *  A类地址
         *  B类地址
         *  C类地址
         *  D类地址
         *  E类地址
     *  私有地址和共有地址范围
     *   *  公有地址
         *  私有地址
         *  保留地址
     *  广播地址说明
     *   *  直连广播地址
         *  广播地址特殊说明（本地广播地址）
 *  IP协议头部详解
 *   *  说明
     *  IPv4头部协议
     *  IPv4头部结构
     *  demo
 *  IP地址配置实验
 *  DNS介绍
 *   *  说明
     *  DNS域名解析过程
     *  DNS分类
     *  域名的DNS查看方法
     *  知名DNS(谁都可以用）

# IP协议介绍，IP地址详解 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## IP协议和ip地址说明 ##

特点：无连接的协议  
无连接协议的特点是，尽最大努力交付数据，没有数据重传机制  
IP地址是分层编制的  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

第一部分：网络位（用于识别主机所在的网络）  
第二部分：主机位（用于识别该网络中的主机）  
IP地址（4个字节，32bit）  
网络位的作用是表名一个IP地址到底处于哪个网络，如果两个IP地址的网络位一样，那么这两个IP地址就是一个网络的IP地址  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

比如C类有24个网络位，那么就有8个主机位  
主机位的作用是衡量网络位的代销的，主机位数量越多，网络越大  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

主机位全是0，代表这是一个网络地址，表明了一个网络  
主机位全是1，代表这是一个广播地址，表明了一个网络的广播地址

各类网络所占地址空间和比例如下图  
![在这里插入图片描述][2020121118041839.png]

其中**A类分配给政府机关使用**，**B类地址给大中型企业使用**，**C类地址给个人使用**。这三种是主要的。

IP地址分为五类:

*  A类保留给政府机构
 *  B类分配给中等规模的公司
 *  C类分配给任何需要的人
 *  D类用于组播
 *  E类用于实验
 *  各类可容纳的地址数目不同。  
    其中A类、B类、和C类这三类地址用于TCP/IP节点，其它两类D类和E类被用于特殊用途。  
    A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是O，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。

### A类地址 ###

⑴ A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。  
⑵ A类地址范围：1.0.0.1—126.155.255.254  
⑶ A类地址中的私有地址和保留地址：  
① 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。  
② 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。  
小技巧：在本机上ping127.0.0.1，如果ping不痛，表示网卡坏了。

### B类地址 ###

⑴ B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。  
⑵ B类地址范围：128.0.0.1—191.255.255.254。  
⑶ B类地址的私有地址和保留地址  
① 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址  
② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。

### C类地址 ###

⑴ C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。  
⑵ C类地址范围：192.0.0.1—223.255.255.254。  
⑶ C类地址中的私有地址：  
192.168.X.X是私有地址。

### D类地址 ###

⑴ D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。  
⑵ D类地址范围：224.0.0.1—239.255.255.254

### E类地址 ###

⑴ E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110。  
⑵ E类地址范围：240.0.0.1—255.255.255.254

## 私有地址和共有地址范围 ##

### 公有地址 ###

![在这里插入图片描述][20201211180428125.png]

### 私有地址 ###

背下来私有地址（有规律，好背），除去私有地址的，就是公有地址。  
![在这里插入图片描述][2020121118043185.png]

### 保留地址 ###

知道有这个玩意就行，不需要深入。  
比如：100.100.100.0  
百度直接搜这个地址就可以知道了  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

下面是网上找的对保留地址的解释：  
保留地址的网络只能在内部进行通信，而不能与其他网络互连。因为本网络中的保留地址同样也可能被其它网络使用，如果进行网络互连，那么寻找路由时就会因为地址的不唯一而出现问题。  
但是这些使用保留地址的网络可以通过将本网络内的保留地址翻译转换成公共地址的方式实现与外部网络的互连。这也是保证网络安全的重要方法之一。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

保留的IP地址段不会在互联网上使用，因此与广域网相连的路由器在处理保留IP地址时，只是将该数据包丢弃处理，而不会路由到广域网上去，从而将保留IP地址产生的数据隔离在局域网内部。  
拓展资料：  
互联网上的IP地址统一由一个叫IANA，互联网网络号分配机构)的组织来管理。根据用途和安全性级别的不同，IP地址还可以大致分为两类：公共地址和私有地址。公用地址在Internet中使用，可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务器才能与Internet通信。  
一个机构网络要连入Internet，必须申请公用IP地址。但是考虑到网络安全和内部实验等特殊情况，在IP地址中专门保留了三个区域作为私有地址。

## 广播地址说明 ##

### 直连广播地址 ###

这个主机知道自己处于什么网络位(10.255.255.255,10就是网络位），所以发送一个网络位广播就可以波及自己所属网络位。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

### 广播地址特殊说明（本地广播地址） ###

如下图，服务器发出了一个255.255.255.255的广播地址，按理说这种情况他只需要发自己网络位地址的广播就可以了（如10.255.255.255），但他却发4个255，原因是：这个主机不知道自己在什么网络，所以发送4个255给全部广播，假如下图中蓝色部分是dhcp服务器，当收到这个服务器发出的4个255广播后，就可以向这个服务器分配地址！！！！  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

# IP协议头部详解 #

## 说明 ##

*  IP头部信息：  
      出现在每个IP数据报中，用于指定IP通信的源端IP地址，目的端IP地址，指导IP分片和重组，以及指定部分通信行为。
 *  IP数据报的路由和转发：  
      发生在除目标机器之外的所有主机和路由器上。它们决定数据报是否应该转发以及如何转发。

## IPv4头部协议 ##

IP协议是TCP/IP协议族的动力，他为上层协议提供无状态、无连接、不可靠的服务。

*  无状态：  
      是指IP通信双方不同步传输数据的状态信息，因此所有IP数据报的发送、传输和接受都是相互独立的、没有上下文关系的。  
      缺点是无法处理乱序的和重复的IP数据报。接收端只负责将其数据部分交给上层协议，比如TCP协议，由它处理乱序的、重复的数据。  
      虽然IP数据报头部提供了一个标识字段用以唯一标识一个IP数据报，但它是被用来处理IP分片和重组的，而不是用来指示接收顺序的。  
      优点是简单高效。无需为保持通信状态分配内核资源，也无需每次传输数据时都携带状态信息。
 *  无连接：  
      是指IP通信双方都不长久地维持对方的任何信息。所以上层协议发送数据时，都必须明确指定对方的IP地址。  
    不可靠：  
      是指IP协议不能保证IP数据报准确地到达接受端，他只是承诺尽最大努力。就是说，发生任何意外导致IP数据报发送失败，它就通知上层协议发送失败，因此，使用IP服务的上层协议需要自己实现数据确认、超时重传等机制以达到可靠传输的目的。

## IPv4头部结构 ##

长度通常为20字节，除非有可变长的选项部分。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

每横着一行为32个bit，为四个(8个bit＝一个字节)字节。

*  第一行  
    `4位版本号`：指定IP协议的版本，通信双方的版本必须一致，当前驻留版本是IPv4，对IPv4来说，为4，也有IPv6。  
    `4位头部长度`：标识该IP头部有多少个32bit(即多少行)，四位最大表示15，所以IP头部最长为60字节。  
    `8位服务类型`：包括一个三位的优先权字段(现在已忽略)四位的TOS字段和一位保留字段(保留需置0).四位的TOS字段分别表示：最小延时，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。这四位中最多只有一位置1。应用程序根据需要设置(比如ssh需要最小延时，ftp需要最大吞吐量)。  
    `16位总长度`：是指整个IP数据报的长度，以字节为单位，因此IP数据报最大长度为65535-1字节（IP首部+IP数据）。但由于MTU的限制，长度超过MTU的数据报都将被分片传输，所以实际传输的IP数据报的长度都远远没有达到最大值。
 *  第二行  
    `16位标识`：唯一地标识主机发送的每一个数据报。其初始值由系统随机生成，每发送一个数据报，其值就加一。该值在数据报分片时被复制到每个分片中，因此同一个数据报的所有分片都具有相同的标识符。  
    `3位标志字段`：第一位保留。第二位标识禁止分片。设置后，IP将不对该数据报分片，当该数据报长度超过MTU时，IP模块将丢弃该数据包并返回一个ICMP差错报文。第三位表示更多分片。除了数据报的最后一个分片外，其他分片都要把该位置1。  
    `13位分片偏移`：是分片相对原始IP数据报开始处(仅指数据部分)的偏移。实际的偏移值是该值左移三位(乘8)后得到的。因此，每个IP分片的数据部分的长度必须是8的整数倍。
 *  第三行  
    `8位生存时间TTL(time to live)`：是数据报到达目的地之前允许经过的路由器跳数。发送端设置(通常是64)。数据报每经过一次路由，该值就被路由器减一，为零时，路由器将丢弃该数据报，并向源端发送一个ICMP差错报文。TTL可以防止数据报陷入路由循环。  
    `8位协议`：用来区分上层协议。/etc/protocols文件定义了所有上层协议对应的字段的数值。例如，ICMP是1，TCP是6，UDP是17。  
    `16位头部校验和`：由发送端填充，接收端对其使用CRC算法检验头部在数据传输过程中是否损坏。
 *  第四行  
    `32位源端IP地址`：用来表示IP数据报的发送端
 *  第五行  
    `32位目的端IP地址`：用来表示IP数据报的接收端
 *  第六行  
    `选项字段`：是可变长的可选信息。最多包含40字节，可用的选项有：  
    1、记录路由：将途径的路由器的ip地址填入选项部分，用于跟踪数据报的传递路径。  
    2、时间戳：告诉每个路由器将数据报被转发的时间(或时间与IP地址对)填入IP头部的选项部分，这样就可以测量途径路由之间数据报传输的时间。  
    3、松散路由选择：指定路由IP地址列表，数据包发送过程必须经过其中所有路由器。  
    4、严格路由选择：数据报只能经过被指定的路由器。

## demo ##

如：我们访问百度浏览器，然后抓包，可以看到展示的信息就是上述的内容，下面对应部分内容，可以尝试结合刚才的内容自己对应一下呢！  
![在这里插入图片描述][20201211180533113.png]

# IP地址配置实验 #

我之前的文章中有说过eve模拟器的下载安装：`https://cuichongxin.blog.csdn.net/article/details/109726399`  
eve模拟器的使用：`https://cuichongxin.blog.csdn.net/article/details/109726521`  
然后自行在eve模拟器中添加如下设备，然后尝试配置ip和掩码。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

# DNS介绍 #

## 说明 ##

*  DNS(Domain Name System——域名系统)，其主要作用是将主机名解析为IP地址的过程，完成了从域名到主机识别ip地址之间的转换。
 *  相比较IP地址而言，域名更加容易记忆和理解。
 *  DNS：是互联网的一项服务。将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便访问互联网。
 *  端口：UDP的53号端口（DNS协议运行在UDP协议之上）
 *  长度限制：每一级域名长度不超过63个字符，域名总长度不超过253个字符
 *  正向解析：域名->IP地址，反向解析：IP地址->域名
 *  DNS的分布数据库是以域名为索引的，每个域名实际上就是一棵很大的逆向树中路径，这棵逆向树称为域名空间（domain name space），如下图所示树的最大深度不得超过127层，树中每个节点都有一个可以长达63个字符的文本标号。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

## DNS域名解析过程 ##

首先，客户端检测自身缓存，如果没有，检测hosts文件，如果没有，客户端发出DNS请求翻译IP地址或者主机名。DNS服务器在收到客户机的请求后：

*  1）检查DNS服务器的缓存，若查到请求的地址或名字，即向客户机发出应答信息（向指定DNS服务器发生请求）；
 *  2）若没有查到，则在数据库中查找，若查到请求的地址或名字，即向客户机发出应答信息；
 *  3）若没有查到，则将请求发给根域DNS服务器，并依序从根域查找顶级域，由顶级域查找二级域，二级域查找三级，直至找到要解析的地址或名字，即向客户机所在网络的DNS服务器发出应答信息，DNS服务器收到应答后先在缓存中存储，然后将解析结果发给客户机。
 *  4）若没有找到，则返回错误信息。

## DNS分类 ##

*  主DNS服务器：就是一台存储着原始资料的DNS服务。
 *  从DNS服务器：使用自动更新方式从主DNS服务器同步数据的DNS服务器。也称辅助DNS服务器。  
    **备注：一般生产环境，主DNS服务器做管理使用，从DNS服务器提供服务。**
 *  缓存服务器：不负责本地解析，采用递归方式转发客户机查询请求，并返回结果给客户机的DNS服务器。同时缓存查询回来的记过，也叫递归服务器。
 *  转发器：这台DNS发现非本机负责的查询请求时，不再向根域发起请求，而是直接转发给指定的一台或者多台服务器。自身并不缓存查询结果。

## 域名的DNS查看方法 ##

我们可以在windows上查看域名的DNS（IP）  
直接打开命令面板，输入：`nslookup`跟上想查看DNS的域名即可  
注：无需纠结这里的Address是IP还是DNS，反正你当前网络IP最终都是通过当前DNS解析的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

然后复制这个DNS（IP）去网页上，访问的内容和域名一样  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

## 知名DNS(谁都可以用） ##

当我们上网出问题了，我们可以尝试手动指定DNS试试，下面几个DNS，windows和linux都可以用。

*  8.8.8.8
 *  114.114.114.114
 *  8.8.4.4

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2N1aWNob25neGlu_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/d7af8e0289b84d8ca6a0d9ca0635863b.png
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[20201211180533113.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201211180533113.png
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