三层转发原理：
IPV4 头部：
长度(20B~60B)
##【头部结构】：
第一行(32bit):版本 (4bit) 首部长度(4bit) TOS(8bit)总长度(16bit)
第二行(32bit):标识(16bit) 标志(3bit)偏移地址(13bit)
第三行(32bit):TTL(8bit)协议标识(8bit)校验和(16bit)
第四行(32bit):源IP
第五行(32bit):目的IP
//标准的头部是包含前5行，每一行4个字节，共20个字节
第六行(32bit):填充字段 (40B) 填充时需要按照4的倍数填充
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如果把首部长度全部填充为1的话，
是15，表示15行，IP头部长度是15*4=60B;
一般情况下是5，标准头部，表示5行，IP头部长度是5*4=20B；
填充选项：
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TOS：服务质量：给IP包打标签，通过这个字段给IP包进行分级，
通过不同的分级，可以标识IP包的优先性，针对不同的级别执行优先转发。
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偏移地址：分片
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TTL：生存时间：1.防止三层的环路问题，（不是路由的环路是ip包的 环路） 2.可以限制IP包的转发距离
二层为什么会有广播风暴会有环？
因为在二层的帧头里面是没有防环机制的，需要加协议，比如生成树来防止环路。
TTL值是8个比特，255环，减到0，IP包会被丢掉
TTL值减到0，IP包会被丢掉，对还是不对？不对
TRACE的原理：
可以做一个追踪，首先将TTL设为1，然后设为2，设为3，这样把网络上经过转发的所有设备的IP地址拿过来。
*PC1->1:（类比快递）
1.发送TTL=1报文,校验IP包的完整性checksum，TTL-1=0；
2.TTL=0，需要判断一下目标IP地址是不是本地的IP？；
3.如果不是本地的IP，需要说明 这个IP包是需要转发的，但是TTL=0，需要被丢弃；
4.丢弃以后会告诉发送源什么原因造成丢包的，会回送ICMP超时应答，丢弃的原因：TTL超时应答。
通过应答，可以获取到这台设备的IP地址；
//trace/ping 这两个是工具，不是协议
PING-ICMP
TRACE:
tracert(ICMP)
traceroute(UDP)
可以 通过tracert可以把其他设备的IP给捞过来：通过TTL值。
//看书：6-ICMP
TTL超时 代码：110
*PC1->2
TTL=2
*PC1->3
TTL=3,IP包不需要转发，接收。
3可能会给源PC1回送ICMP端口不可达的报文-tracerout（IP的上层 封装的是UDP的协议，UDP端口号大于30000，UDP进程下没有开这个 端口号，会回送端口不可达的报文）代码：33
3可能会给源PC1回送reply信息-tracert；代码：00
ping返回TTL值：靠ICMP的Reply:看对端的TTL值信息。
ping网关：255
ping百度：55
时间：有一个定时器
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协议标识
是为了标识上层的协议：[1=icmp 6=tcp 17=udp 88=eigrp 89=ospf
47=GRE]
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校验和
只针对包头做校验，而不包括所传递的数据
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分片
为什么会有分片？
要传递的数据大于MTU值最大传输单元1500B；
MTU标识接口一次发送的IP数据包 的长度可以到达多少个字节；
IP 3000，按MTU的大小值来进行分片；
标识字段-用来标识同一个IP包，到目的可以进行重组；
标志位（3bit）
DF = 0:IP包可以被分片； 1:IP包不能被分片；默认是0
MF = ![]()
3745
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##实验：？？？
【关于DF分片的实验】
1.实验现象：
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.实验过程：
3.实验分析：
R2收到以后需要转发，IP包的长度需要大于出接口的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)，说明IP包不能被分片，丢包。
这时，丢弃者就会像发送源回送一个ICMP差错应答，原因就是IP包不能被分片，同时回送的IP包里面还包括这台设备出接口的MTU值。 代码：34
是否分片只看出接口的MTU值，和入接口是没有关系的，入方向收包是不检查MTU的，只在出方向转发的时候才会检查MTU，
所以，R3回复的时候，fa0/0没有改变MTU，3返回的包没有问题。
4.实验结论：不能被分片造成丢包的
5.抓包分析：
在R2的f0/0上抓包分析
看Request里面，DF位，置1
看回送的数据包，DF位，置0
注意：在校园网里面就，保证MTU的一致性
实际上，在IPv4里面
PPPOE MTU值改成1492，为什么？
标准的IP头【IP+上层协议+数据】，因为后续需要增加一些头部，PPPOE需要增加PPOE的头部和PP的头部，占了8个字节，如果按1500来添的话就会造成分片。
MPLS往里插标签，IPsec里添加ESP 都会造成分片；
丢了一片就会造成不通或者时通时不通，所以要保证整个网络MTU的一致性。
MTU一致性的测试方法：PMTUD（Path MTU Discovery,路径MTU发现）
方法：发个1500B或2000B报文，将DF比特位置位，经过一台设备如果出接口MTU值小于1500B会丢包；
丢包会回送一个ICMP的差错应答，告诉你因为什么原因丢包，同时这个报文里面会携带丢弃者的MTU值，可以通过这种方法获得整个转发路径上面的最小设备的MTU值。
1->2
获取1300，用1300发
1->3
获取1000，用1000发
1->4
获取最小MTU，用最小MTU去封装数据报文
这也是校园网的一种排查思路。
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偏移地址：用来标识分片的起始位置，通过起始位置知道哪片是第一片，哪片是第二片，然后做一个重组
//看书：分片-在UDP章，TCP不会被分片，因为TCP有MSS，可以自动分段，避免分片
如果用UDP封装数据的话，很多时候会限制填充的数据长度，这个数据长度是512B
rip 里的response报文可以传送多少条路由？
跳数的话：最大15跳，16不可达；
25条路由：rip每条路由的长度是20个字节，20*25=500B
rip通过UDP承载的，UDP头部长度：8B rip头部长度：4B
500+8=4=512B;
为什么rip的每个response报文最多只能传送25条路由？
是因为它已经限定了UDP报文的长度，用UDP传送数据的话，很多协议会将最大填充数值固定在512B，不能太大，太大就会造成IP分片；为了避免分片
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ARP：地址解析协议
用于解析MAC地址，实际上，在LAN网中才有ARP，在WAN中是没有ARP的，因为不需要，WAN网中没有MAC
1.ARP的报文类型：
两种：request reply
2.ARP的报文长度：
28B
3.ARP的报文结构：
硬件类型
协议类型
硬件长度
协议长度
OP字段[1=request 2=reply]
发送方MAC
发送方IP
目的方MAC
目的方IP
4.ARP是靠什么协议来承载的？
ARP算是2.5层协议，不算2层，也不算3层（ARP没有IP头部）
5.ARP报文长度是28B，它满足最小MTU值吗？
最小MTU是46B，ARP需要填充0来满足最小MTU的长度
6.ARP和RARP有什么区别？
ARP：将IP解析成MAC
RARP:将MAC解析成IP（无盘工作站：只有服务器才有硬盘，PC没有硬盘，使用网卡启动加载系统：网卡会发送一个RARP广播报文，通告自己的MAC地址，服务器收到后会给你回送一个IP，PC获取IP后可以从服务器加载系统，对服务器，网络性能要求比较高）
所有的request报文都是广播；
reply报文都是单播；
7.ARP的类型：
普通ARP（获取MAC地址）、
代理ARP、
免费ARP（1.IP地址冲突检查 2.通告MAC地址）
(自己发自己一个ARP请求，如果收到一个ARP应答，表示网络 中有跟我一样的IP地址，就会报错；
免费ARP也会去刷新MAC地址）；
8.收到一个ARP请求后，在本地会 生成ARP的映射表
show arp
arp -a 看到绑定关系
在思科路由器里面ARP表项的老化时间是多长？
4个小时
【实验验证】接收到下面哪个报文会刷新ARP的4个小时的老化时间？
1、ARP request ?
2、免费ARP ?
只有免费ARP才会刷新ARP的time out这个定时器
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