计算机网络重要知识清单：网络层（二）_路由器不转发目的地为私有地址的数据 为什么能ping通

IP地址

分类得IP地址

特殊IP地址

私有IP地址

网络地址转换（NAT）

路由器对目的地址是私有IP地址得数据报一律不进行转发。

网络地址转换NAT(Network Address Translation)：在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，安装了NAT软件的路由器叫NAT路由器，他至少有一个有效的外部全球IP地址。

子网划分和子网掩码

单位内部划分子网后，对外仍表现为一个网络，即本单位外的网络看不见本单位内子网的划分

子网掩码

使用子网时分组得转发

无分类编址CIDR

构成超网

最长前缀匹配

ARP协议

(网络层协议，为ip协议服务，但用到了ip地址和mac地址，可以认为是网络层和数据链路层中间的一层协议)

发送数据的过程

案例：1号和3号主机通信

案例：1号和5号主机通信

在数据链路层时查看ARP告诉缓存中有没有（IP地址与mac地址的映射）然后1号主机会用自己的子网掩码和IP5相与，看看IP5是不是在自己的子网段内。发现ip5不在子网段内后，回查询默认网关的mac地址（也就是路由器）

ARP协议相关基础

由于在实际网络的链路上传送数据帧时，最终必须使用MAC地址。

ARP协议：完成主机或路由器IP地址到MAC地址的映射。解决下一跳走哪的问题

ARP协议使用过程：

检查ARP高速缓存，有对应表项则写入MAC帧，没有则用目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF的帧封装并广播ARP请求分组，同一局域网中所有主机都能收到该请求。目的主机收到请求后就会向源主机单播一个ARP响应分组，源主机收到后将此映射写入ARP缓存（10-20min更新一次）

ARP协议4种典型情况：

1. 主机A发给本网络上的主机B:用ARP找到主机B的硬件地址；
2. 主机A发给另一个网络上的主机B:用ARP找到本网络上一个路由器（网关）的硬件地址；
3. 路由器发给本网络的主机A:用ARP找到主机A的硬件地址；
4. 路由器发给另一个网络的主机B:用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。

ARP协议是自动进行的！！

DHCP协议

主机如何获得IP地址？

默认网关就是这个局域网内所有主机跟外界交流的端口

DHCP协议概述

动态主机配置协议DHCP是应用层的协议，使用客户/服务器方式，客户端和服务器端通过广播方式进行交互，基于UDP。

DHCP提供即插即用联网的机制，主机可以从服务器动态获取IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称与IP地址，准许地址重用，支持移动用户加入网络，支持在用地址续租。

1. 主机广播DHCP发现报文      “有没有DHCP服务器呀？？”  试图找到网络种的服务器，服务器获得一个IP地址
2. DHCP服务器广播DHCP提供报文          “有！有！有！”    服务器拟分配给主机一个IP地址及相关配置，先到先得
3. 主机广播DHCP请求报文    “我用你给我的IP地址啦？”     主机向服务器请求提供IP地址
4. DHCP服务器广播DHCP确认报文      “用吧！”       正式将IP地址分配给主机

ICMP协议

回顾一下TCP/IP协议栈

可以看到ICMP和IGMP协议是处于网络层和传输层之间的协议，ICMP协议是起到一个桥梁的作用，为了更有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会....

网际控制报文协议ICMP

ICMP协议支持主机或路由器：

ICMP差错报告报文

1.终点不可达：当路由器或主机不能交付数据报时就向源点发送终点不可达报文。  无法交付

2.源点抑制：当路由器或主机由于拥塞而丢弃数据报时，就向源点发送源点抑制报文，使源点知道应当把数据报的发送速率放慢  拥塞而丢数据

3.时间超过：当路由器收到生存时间TTL=0的数据报时，除丢弃该数据包外，还要向源点发送时间超时报文。当终点在预先规定时间内不能收到一个数据报的全部数据报片时，就把已收到的数据报片都丢弃，并向源点发送时间超过报文。 TTL=0

4.参数问题：当路由器或目的主机收到的数据报的首部中有的字段的值不正确时，就丢弃该数据报，并向源点发送参数问题报文。      首部字段有问题

5.改变路由（重定向）：路由器把改变路由报文发送主机，让主机知道下次应将数据报发送给另外的路由器（可通过更好的路由）。    值得更好的路由

ICMP差错报告报文数据字段

不应该发送ICMP差错报文的情况

1.对ICMP差错报告报文不再发送ICMP差错报告报文

2.对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送ICMP差错报告报文。

3.对具有组播地址的数据报都不发送ICMP差错报告报文。

4.对具有特殊地址（如127.0.0.0或0.0.0.0）的数据报不发送ICMP差错报告报文

ICMP询问报文

1.回送请求和回答报文：主机或路由器向目的主机发出的询问，收到此保温的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文。    测试目的粘是否可达以及了解其相关状态。

2.时间戳请求和回答报文：请某个主机或路由器回答当前的日期和时间。    用来进行时钟同步和测量时间。

3.掩码地址请求和回答报文：

4.路由器询问和通告报文：

ICMP应用

PING:测试两个主机之间的连通性，使用了ICMP回送请求和回答报文。

Traceroute: 跟踪一个分组从源点到终点的路径，使用了ICMP时间超过差错报告报文。