IP报文
网络层提供了无连接的传输服务，每一个数据都是单独发送的。
IP报头长度是20-60字节（固定长度为20字节，可变长度为0-40字节）。
::: warning
数据报文最大值1518，抓包时只能看到1514，数据帧帧尾4字节FCS校验没有显示。
:::
IP v4报文格式：
IP报头的解析：
version：版本，4bit，用于表示IP的版本值（v4、v6）。
header length：头长度，4bit，用于表示IP包头的长度。
type of service：类别服务，8bit，主要用于QoS（质量服务）。 type of service用来为不同的数据报文添加不同的优先级。
total length：总长度，16bit，主用用于表示IP头+携带的数据总长度。
identification：标识，16bit，主要作用是描述一条数据流量的发送者。
flags：标志，3bit，第一个bit保留，第二个DF bit：为0可以分片，为1不可以分片，第三个MF bit：为0后续不存在分片，为1表示还有分片。
fragment offset，片偏移，13bit，在收取分片报文后，根据偏移量的值进行数据分片的重组，得到完整的数据。
抓包看到的偏移量： - 第一个分片报文携带的片偏移值为0 ，携带数据长度为1480。 - 第二个分片报文携带的片偏移值为上一个报文的片偏移值+数据长度（1480），携带数据长度1480。 - 第三个分片报文携带的片偏移值为上一个报文的片偏移值+数据长度（2960），携带数据长度400。
TTL：存活时间，8bit，主用与防止报文无线循环转发（将每一次设备的转发当作一跳，TTL的值就是最大的跳数。每经过一台设备TTL值减一，当收到TTL为1的报文设备不会转发）。 protocol：协议，8bit，用于表示上层数据的类型。 header checksum：头检验，16bit，该字段没有意义。
SIP：源IP。
DIP：目的IP。
Option：可选字段。
Padding：padding字段表示填充，分片数据包承载最小值是64字节，分片后需要把没有达到的数据包填充到60字节（抓包时显示）。
::: warning flags标志第二个DF是Donot fragment，表示不分片，0表示否，即DF为0，双重否定，表示分片。 第三个MF是more fragment多分片，0表示否，即MF为0，后续没有分片。 ::: ::: tip 偏移量作用举例：数据包在收发过程中可能存在收到的顺序和发送顺序不一致的情况，通过按顺序给数据包越来越大的偏移量，收取时按照偏移量的大小从小到大重组。收到报文时还可以通过该报文的偏移量推断出下一个分片包。片偏移 :::
[AR1]ping -c <1-4294967295> 指定每次访问测试通告的数据包数量（默认为5个）
[AR1]ping -s <20-9600> 设置发送报文数据内容大小字节（默认为56字节）
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]mtu 1500 设置接口最大传输单元::: tip MTU正对IP包的大小，即和IP报头中的总长度字段进行对应。 IP头及以下都是MTU（不包括帧尾）。 如果总长度字段小于等于mtu，则不分片；如果总长度字段大于MTU，则分片。 :::
IP地址
IP地址：用于网络中节点的标识。 节点：就是网络设备或网络接口。 ::: tip IP地址的表示： 1. 通过二进制32bit进行表示。 2. 通过点分十进制表示。 ::: 十进制是通过二进制进行转换生成的。由8个二进制数转换为1个十进制数。
IP二进制的取值范围：0000 0000 - 1111 1111，十进制的取值范围：0 - 255。
IP地址的取值范围：0.0.0.0 - 255.255.255.255。
IP地址的构成： 1.网络部分：一个范围的网段（一个范围较大的地址） 2.主机部分：网段内的明细值（在这个范围明细的地址)
子网掩码区分IP地址的网络部分和主机部分。 子网掩码：和IP地址的长度相等（32bit），并且也是点分十进制表示。 ::: warning 子网掩码的1和0是必须连续的。 :::
IP地址和子网掩码进行对应： 1.如果子网掩码的1，对应IP地址的信息就是网络部分。 2.如果子网掩码的0，对应IP地址的信息就是主机部分。
IP地址的类型：
举例：192.168.1.1 /24
1.网络地址：用于描述一个网络。 在IP地址和子网掩码bit对应的过程中，将子网掩码0对应IP地址的bit位全部变为0，即192.168.1.0。
2.主机地址：在一个段内，可以用终端设备标识的地址信息。 范围是网络地址+1 ，广播地址-1，即192.168.1.1 - 192.168.1.254。
::: tip 快速计算可用主机地址的数量： 1.判断IP地址的主机部分有多少个bit。 2. 2^n - 2 = 可用的主机地址数量（n表示IP地址的主机部分有n个bit）。 :::
3.广播地址：在一个段内，可以执行一对所有。 在IP地址和子网掩码bit对应的过程中，将子网掩码0对应IP地址的bit位全部变为1，即192.168.1.255。 有限广播地址最大泛洪范围是广播域，常用于协议通告等。
私网IP地址补需要连接到Internet，范围： A类：10.0.0.0~10.255.255.255 B类：172.16.0.0~172.31.255.255 C类：192.168.0.0~192.168.255.255
子网划分
为了更加合理化使用IP地址资源，进行子网划分。 例1：现有一间教室，存在100台主机，管理员拥有192.168.1.123/24的地址段，问如何分配地址段最合理？ 计算过程： 2^n - 2 >= 100 n = 7 （主机位的个数） 32 - 7 = 25 （网络位的个数）
得到的网络地址段：192.168.1.0 /25。
例2：现有两间教室，每一间存在100台主机，管理员拥有192.168.1.123/24的地址段，问如何分配地址段最合理？ 第一间教室计算过程： 2^n - 2 >= 100 n = 7 （主机位的个数） 32 - 7 = 25 （网络位的个数）
得到的网络地址段：192.168.1.0 /25 网络地址：192.168.1.0 可用地址：192.168.1.1 - 192.168.1.126 广播地址：192.168.1.127
剩余地址段信息： 192.168.1.128 /25
第二间教室： 2^n - 2 >= 100 n = 7 （主机位的个数） 32 - 7 = 25 （网络位的个数） 得到的网络地址段：192.168.1.128 /25 网络地址：192.168.1.128 可用地址：192.168.1.129 - 192.168.1.254 广播地址：192.168.1.255
例3：现有三间教室，第一间存在50台主机，第二间存在100台主机，第三间存在10台主机 管理员拥有192.168.1.123/24的地址段，问如何分配地址段最合理？ 计算过程： 2^n - 2 >= 100 n = 7 （主机位的个数） 32 - 7 = 25 （网络位的个数）
得到的网络地址段：192.168.1.0 /25 网络地址：192.168.1.0 可用地址：192.168.1.1 - 192.168.1.126 广播地址：192.168.1.127
剩余地址段信息： 192.168.1.128 /25
下一间教室： 2^n - 2 >= 50 n = 6 32 - 6 = 26 得到的网络地址段：192.168.1.128 /26 网络地址：192.168.1.128 可用地址：192.168.1.129 - 192.168.1.190 广播地址：192.168.1.191 （2^6 + 128 -1 )
剩余地址段信息：192.168.1.192 /26
下一间教室： 2^n - 2 >= 10 n = 4 32 - 4 = 28 得到网络地址段：192.168.1.192 /28 网络地址：192.168.1.192 可用地址：192.168.1.193 - 192.168.1.206 广播地址：192.168.1.207 剩余地址段信息：192.168.1.208 /28 192.168.1.224 /28 192.168.1.240 /28 ::: warning 按照需求地址范围从大到小依次分配。 :::
例4：现有一间教室，存在300台主机，管理员拥有192.168.1.123/24的地址段，问如何分配地址段最合理？
2^n - 2 >= 300
n = 9
32 - 9 = 23
得到的网段地址是：192.168.0.0 /23
网络地址 192.168.0.0
可用地址 192.168.0.1 - 192.168.1.254
广播地址 192.168.1.255
::: tip
实现子网掩码的方式是VLSM（可变长子网掩码）。
将一个有类的网络变为无类的。
:::
有类（主类）IP地址：主要分为A、B、C类，每种类型固定的掩码。
无类IP地址：无论哪种类型的IP地址都没有固定掩码。
ICMP
ICMP：因特网传输控制协议，是IP协议的辅助协议，可以帮助IP进行测试连通性、差错信息的通告、探测路径等。
ICMP报文格式： type： 1 字节 code： 1 字节 checksum：2字节 内容： 4 字节
type和code来表示报文具备作用。
重定向：当一台设备收到数据，并且要将数据从收到的接口发送出去，会触发重定向操作。
设备回复ICMP重定向报文给到终端： 报文内携带Gateway address：终端要达到目标地址、destination address：重定向后主机最优的访问下一跳地址。
后续主机访问目标网络时，会优选重定向定义的下一跳。 后续主机访问其他网络时，还是会通过网关去访问。
tracert测试： 由设备进行路径的探测，每一个被探测的设备都会回复自身的接口地址。 探测的设备发送ttl=1的报文，被探测的设备收到ttl=1的报文，判断报文TTL超时需要丢弃，需要回复探测的设备TTL超时了，回复的报文SIP，就是探测设备要得到的下一跳。探测的设备发送TTL=2的报文，检测被探测的第二台设备。通过不断的将TTL加1，可以实现到达目的网络设备的路径探测。
