一、什么是网络层OSI模型中网络层位于数据链路层与传输层之间。网络层最重要的两个任务寻址Addressing路由Routing简单来说负责决定数据发给谁以及走哪条路。网络层主要协议IPv4IPv6ICMP互联网控制报文协议ARP介于二层和三层之间IGMP互联网组管理协议二、什么是IP地址IPInternet Protocol地址又称逻辑地址。每一台联网设备都需要一个唯一的IP地址。如192.168.1.100IPv4长度32bit二进制表示11000000 10101000 00000001 01100100转换为十进制192.168.1.100此表示方法又称点分十进制表示法Dotted Decimal Notation三、IP地址组成IP地址由两部分组成IP地址 ├── 网络位Network └── 主机位Host如192.168.1.10/24掩码为255.255.255.0网络位192.168.1主机位10网络位决定属于哪个网段。主机位决定网段中的设备。四、子网掩码Subnet Mask子网掩码也是32位。例如255.255.255.0转换二进制11111111 11111111 11111111 00000000子网掩码规律1 → 指示网络位 0 → 指示主机位因此192.168.1.100 255.255.255.0 分别转换成二进制 11000000 10101000 00000001 01100100 11111111 11111111 11111111 00000000表示网络 11000000 10101000 00000001 即192.168.1.0 主机 01100100 即100五、有类IP地址类别第一字节默认掩码A类1~126/8B类128~191/16C类192~223/24注意127.x.x.x不是A类公网地址而是Loopback回环地址用于本机测试。六、IP地址类型一个网段中共有三种地址。① 网络地址主机位全部为0。例如192.168.1.0/24② 广播地址主机位全部为1。例如192.168.1.255/24广播作用发送给整个网段的所有设备。③ 主机地址除去一个网络地址一个广播地址剩余全部都是可分配地址。七、IP地址数量计算假设192.168.1.0/24主机位8位那么总地址数 2^n 2^8 256可用2 ^ n - 2 256-2 254减去网络地址广播地址八、VLSM可变长子网掩码背景因为可用IP地址越来越少为了节省IP地址例如一个部门20台电脑如果仍然分配/24就会浪费254-20234因此可以把一个大网段划分多个小网段。例如192.168.1.0/24划分成4个小网段每个网段62个可用IP192.168.1.0/26 192.168.1.64/26 192.168.1.128/26 192.168.1.192/26九、CIDR无类域间路由CIDRClassless Inter-Domain Routing作用把多个连续网段聚合。例如192.168.0.0/24 192.168.1.0/24可以聚合成192.168.0.0/23十、IPv4报文结构IPv4首部最小20Byte最大60Byte主要字段字段作用VersionIPv4还是IPv6Header Length首部长度Type of Service服务类型Total Length数据包总长度Identification标识位分片编号Flags标志位3bitBit 0: 保留位必须为0。Bit 1: DFDont Fragment能否分片位0可以分片1不能分片。Bit 2: MFMore Fragment是否为最后一片0最后一片1后面还有。Fragment Offset分片偏移TTL生存时间Protocol上层协议Header Checksum首部校验Source IP源IPDestination IP目的IP十一、TTLTTLTime To Live作用防止数据包在网络中无限循环。例如TTL64每经过一个三层设备就减1R1 ↓ 63 ↓ R2 ↓ 62减到0路由器立即丢弃。这也是tracert工作的原理。十二、Protocol协议号IPv4不知道里面封装什么协议。Protocol字段负责告诉接收方。常见协议号协议编号ICMP1TCP6UDP17OSPF89十三、ARP地址解析协议一种在局域网中将 IP 地址转换为 MAC 地址的通信协议发送数据之前必须知道目标MACARP负责IP地址 ↓ MAC地址例如192.168.1.10 ↓ 00-11-22-33-44-55ARP工作流程查询ARP缓存。没有记录时发送ARP广播。目标主机回复ARP应答。双方更新ARP缓存。正常发送数据。十四、ICMP协议ICMP主要用于网络诊断差错报告常见应用ping使用Echo Request ↓ Echo Reply十五、默认网关默认网关是主机访问其他网段时的出口。例如PC 192.168.1.100 ↓ 默认网关 192.168.1.1 ↓ 互联网如果没有配置默认网关主机只能与同一网段设备通信。十六、MTU与IP分片MTUMaximum Transmission Unit表示链路一次能够传输的最大数据帧载荷常见以太网MTU为1500 Byte。当IP数据报大于MTU时DF0允许分片路由器可将数据报拆分为多个分片。DF1禁止分片路由器丢弃数据并返回ICMP需要分片但设置了DF报文。这也是许多VPN、隧道和网络故障排查中经常遇到的问题。十七、IPv4与IPv6简单对比项目IPv4IPv6地址长度32 bit128 bit表示方式点分十进制冒号十六进制地址数量约43亿几乎无限广播支持不支持使用组播NAT需求常见理论上无需NAT十八、华为eNSP配置IP地址Huawei system-view [Huawei] sysname R1 [R1] interface GigabitEthernet0/0/0 [R1-GigabitEthernet0/0/0] ip address 192.168.1.1 24 [R1-GigabitEthernet0/0/0] display this [R1] display ip interface brief删除配置undo ip address十九、常见面试题Q1为什么需要子网掩码用于区分IP地址中的网络位和主机位从而判断目标是否属于同一网段。Q2为什么TTL每经过一台路由器减1为了防止路由环路导致数据包无限转发。Q3CIDR和VLSM有什么区别VLSM拆分大网段提高地址利用率。CIDR聚合小网段减少路由表规模。Q4ARP属于哪一层协议ARP工作在数据链路层与网络层之间负责将IP地址解析为MAC地址。