三層轉發原理：
IPV4 頭部：
長度(20B~60B)
##【頭部結構】：
第一行(32bit):版本 (4bit) 首部長度(4bit) TOS(8bit)總長度(16bit)
第二行(32bit):標識(16bit) 標志(3bit)偏移地址(13bit)
第三行(32bit):TTL(8bit)協議標識(8bit)校驗和(16bit)
第四行(32bit):源IP
第五行(32bit):目的IP
//標准的頭部是包含前5行，每一行4個字節，共20個字節
第六行(32bit):填充字段 (40B) 填充時需要按照4的倍數填充
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如果把首部長度全部填充為1的話，
是15，表示15行，IP頭部長度是15*4=60B;
一般情況下是5，標准頭部，表示5行，IP頭部長度是5*4=20B；
填充選項：
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TOS：服務質量：給IP包打標簽，通過這個字段給IP包進行分級，
通過不同的分級，可以標識IP包的優先性，針對不同的級別執行優先轉發。
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偏移地址：分片
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TTL：生存時間：1.防止三層的環路問題，（不是路由的環路是ip包的 環路） 2.可以限制IP包的轉發距離
二層為什么會有廣播風暴會有環？
因為在二層的幀頭里面是沒有防環機制的，需要加協議，比如生成樹來防止環路。
TTL值是8個比特，25
5環，減到0，IP包會被丟掉
TTL值減到0，IP包會被丟掉，對還是不對？不對
TRACE的原理：
可以做一個追蹤，首先將TTL設為1，然后設為2，設為3，這樣把網絡上經過轉發的所有設備的IP地址拿過來。
*PC1->1:（類比快遞）
1.發送TTL=1報文,校驗IP包的完整性checksum，TTL-1=0；
2.TTL=0，需要判斷一下目標IP地址是不是本地的IP？；
3.如果不是本地的IP，需要說明 這個IP包是需要轉發的，但是TTL=0，需要被丟棄；
4.丟棄以后會告訴發送源什么原因造成丟包的，會回送ICMP超時應答，丟棄的原因：TTL超時應答。
通過應答，
可以獲取到這台設備的IP地址；
//trace/ping 這兩個是工具，不是協議
PING-ICMP
TRACE:
tracert(ICMP)
traceroute(UDP)
可以 通過tracert可以把其他設備的IP給撈過來：通過TTL值。
//看書：6-ICMP
TTL超時 代碼：110
*PC1->2
TTL=2
*PC1->3
TTL=3,IP包不需要轉發，接收。
3可能會給源PC1回送ICMP端口不可達的報文-tracerout（IP的上層 封裝的是UDP的協議，UDP端口號大於30000，UDP進程下沒有開這個 端口號，會回送端口不可達的報文）代碼：33
3可能會給源PC1回送reply信息-tracert；代碼：00
ping返回TTL值：靠ICMP的Reply:看對端的TTL值信息。
ping網關：255
ping百度：55
時間：有一個定時器
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協議標識
是為了標識上層的協議：[1=icmp 6=tcp 17=udp 88=eigrp 89=ospf
47=GRE]
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校驗和
只針對包頭做校驗，而不包括所傳遞的數據
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分片
為什么會有分片？
要傳遞的數據大於MTU值最大傳輸單元1500B；
MTU標識接口一次發送的IP數據包 的長度可以到達多少個字節；
IP 3000，按MTU的大小值來進行分片；
標識字段-用來標識同一個IP包，到目的可以進行重組；
標志位（3bit）
DF = 0:IP包可以被分片； 1:IP包不能被分片；默認是0
MF =
3745
3745
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##
實驗：
？？？
【關於DF分片的實驗】
1.實驗現象：
Packet sent with the DF bit set
MMMMMM
ping 3.3.3.3 size 1500 df-bit re100
df-bit不能被分片
2.實驗過程：
3.實驗分析：
R2收到以后需要轉發，IP包的長度需要大於出接口的MTU值，需要分片。但是IP包里面IP包置位了
(ping 3.3.3.3 255.255.255.255 siza 1500 df-bit)，說明IP包不能被分片，丟包。
這時，丟棄者就會像發送源回送一個ICMP差錯應答，原因就是IP包不能被分片，同時回送的IP包里面還包括這台設備出接口的MTU值
。 代碼：34
是否分片只看出接口的MTU值，和入接口是沒有關系的，入方向收包是不檢查MTU的，只在出方向轉發的時候才會檢查MTU，
所以，R3回復的時候，fa0/0沒有改變MTU，3返回的包沒有問題。
4.實驗結論：不能被分片造成丟包的
5.抓包分析：
在R2的f0/0上抓包分析
看Request里面，DF位，置1
看回送的數據包，DF位，置0
注意：在校園網里面就，保證MTU的一致性
實際上，在IPv4里面
PPPOE MTU值改成1492，為什么？
標准的IP頭【IP+上層協議+數據】，因為后續需要增加一些頭部，PPPOE需要增加PPOE的頭部和PP的頭部，占了8個字節，如果按1500來添的話就會造成分片。
MPLS往里插標簽，IPsec里添加ESP 都會造成分片；
丟了一片就會造成不通或者時通時不通，所以要保證整個網絡MTU的一致性。
MTU一致性的測試方法：PMTUD（Path MTU Discovery,路徑MTU發現）
方法：發個1500B或2000B報文，將DF比特位置位，經過一台設備如果出接口MTU值小於1500B會丟包；
丟包會回送一個ICMP的差錯應答，告訴你因為什么原因丟包，同時這個報文里面會攜帶丟棄者的MTU值，可以通過這種方法獲得整個轉發路徑上面的最小設備的MTU值。
1->2
獲取1300，用1300發
1->3
獲取1000，用1000發
1->4
獲取最小MTU，用最小MTU去封裝數據報文
這也是校園網的一種排查思路。
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偏移地址：用來標識分片的起始位置，通過起始位置知道哪片是第一片，哪片是第二片，然后做一個重組
//看書：分片-在UDP章，TCP不會被分片，因為TCP有MSS，可以自動分段，避免分片
如果用UDP封裝數據的話，很多時候會限制填充的數據長度，這個數據長度是512B
rip 里的response報文可以傳送多少條路由？
跳數的話：最大15跳，16不可達；
25條路由：rip每條路由的長度是20個字節，20*25=500B
rip通過UDP承載的，UDP頭部長度：8B rip頭部長度：4B
500+8=4=512B;
為什么rip的每個response報文最多只能傳送25條路由？
是因為它已經限定了UDP報文的長度，用UDP傳送數據的話，很多協議會將最大填充數值固定在512B，不能太大，太大就會造成IP分片；為了避免分片
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ARP：地址解析協議
用於解析MAC地址，實際上，在LAN網中才有ARP，在WAN中是沒有ARP的，因為不需要，WAN網中沒有MAC
1.ARP的報文類型：
兩種：request reply
2.ARP的報文長度：
28B
3.ARP的報文結構：
硬件類型
協議類型
硬件長度
協議長度
OP字段[1=request 2=reply]
發送方
MAC
發送方IP
目的方MAC
目的方IP
4.ARP是靠什么協議來承載的？
ARP算是2.5層協議，不算2層，也不算3層（ARP沒有IP頭部）
5.ARP報文長度是28B，它滿足最小MTU值嗎？
最小MTU是46B，ARP需要填充0來滿足最小MTU的長度
6.ARP和RARP有什么區別？
ARP：將IP解析成MAC
RARP:將MAC解析成IP（無盤工作站：只有服務器才有硬盤，PC沒有硬盤，使用網卡啟動加載系統：網卡會發送一個RARP廣播報文，通告自己的MAC地址，服務器收到后會給你回送一個IP，PC獲取IP后可以從服務器加載系統，對服務器，網絡性能要求比較高）
所有的request報文都是廣播；
reply報文都是單播；
7.ARP的類型：
普通ARP（獲取MAC地址）、
代理ARP、
免費ARP（1.IP地址沖突檢查 2.通告MAC地址）
(自己發自己一個ARP請求，如果收到一個ARP應答，表示網絡 中有跟我一樣的IP地址，就會報錯；
免費ARP也會去刷新MAC地址）；
8.收到一個ARP請求后，在本地會 生成ARP的映射表
show arp
arp -a 看到綁定關系
在思科路由器里面ARP表項的老化時間是多長？
4個小時
【實驗驗證】接收到下面哪個報文會刷新ARP的4個小時的老化時間？
1、ARP request ?
2、免費ARP ?
只有免費ARP才會刷新ARP的time out這個定時器
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