网络总结
对TCP/IP这块挺喜欢的，认真把这方面学习了，现在总结一下
首先得从链路层说起了
链路层
首先是链路层的两种封装格式：
ieee封装和以太网封装
关于ieee封装就不过多叙述，毕竟用的很少
以太网封装格式：
源mac地址（6字节） 目的mac地址（6字节） 还有类型（2字节） 最后还有4字节的校验和（这个4字节在数据的最后面）
目的mac地址一般是网关的mac地址或路由器的mac地址，链路层的mac地址是每一跳都会变的，IP是什么时候都不变的（NAT和可选项除外）
类型在链路层和IP层都存在，为了区分下一层的协议。
试想，如果不知道下一层的协议，如何判断之后的数据呢？所以这个类型很重要
以太网的容量是46-1500（除过它本身），多了分片少了补充。比如ARP就是少于46字节的，后面就会补0
下面说说IP层
（图片来源于网络，侵删）
版本：IPV4和IPV6,但其实中间还有很多小版本（使用概率极低）
上面的图是针对IPV4的图，IPV6还请自行研究
首部长度：IP头部的长度，一个B代表15字节,4个就是60字节，所以说，这个规定限制了IP的首部长度最多为60字节
而固定部分有20字节，所以，可选项最多40字节。
区分服务：这块已经基本不用了，本来是优先级，时延，吞吐量等等。既然不用了，就不细述
总长度：是IP包的报头+IP数据段，总长度最大为65535
下面这一行主要是为IP分片准备的
标识：标识是哪个包，这个相当于一个ID号，无论怎么分片，这个ID号不会变的
标志：第一个标志bf，表示不分片，如果需要分片就丢弃此包，并回送ICMP差错报文，MTU路径探索就是基于这一原理的
下面标志是mf，表示是不是最后一片，最后一个B未使用
片偏移：这个就不多说了，通过偏移量找到位置
生存时间：本来设计的初衷是设计成时间，但是发现这样很麻烦，就改成了每经过一个路由器，TTL-1,如果为0或者1就丢弃
并返回ICMP报文，这个选项是为了防止某些报文在路由器中游荡，或者环路。当然traceroute也是根据生存时间做出来的
之后也会详细叙述
协议：和上文的以太网头的类型一样，是下一层的类型
首部校验和：和以太网的4字节一样，计算头部的校验和，如果到达对端，发现校验和不对，丢弃
下面说说IP层的几大协议
1.ARP
ARP也是一个特别大的协议，而且不安全
ARP是一个广播，在局域网下的所有主机都会收到这个包，如果发现是自己的就返回ARP应答包，否则就丢弃。
顺带提一句，ARP应答包是单播，只有ARP请求包是广播
注意，因为并不知道目的mac是多少，所以，以太网的目的mac是ff:ff:ff:ff:ff:ff
ARP包中的目的地址是00:00:00:00:00:00
ARP封包格式很简单，就不过多叙述了，而且，ARP包前面的那些东西都是固定好的，比如那个6&&4
ip封包后，要得到mac，就起查看路由表，看是不是一个网中的，若是，直接ARP得到mac地址并发送，若不是，则发送给默认网关（所以刚刚为什么说一般是路由器的mac地址）
系统一般都有优化，有一个ARP缓存，这个缓存可以在一定时间内，不用查询路由表，直接找到mac并发送。
这个ARP表在Linux系统下通过arp -a可以查看，如果本机收到别的ARP请求包，不论是不是发给自己的，这个主机都会把这个包的IP以及对应的mac缓存起来。
而且，这个表是没什么安全措施的，所以，容易被攻击，比如把别人的数据发送给你，然后通过你，引入到路由器。
这个就是代理了（iptables开启转发），但是是在别人不知道的情况下，当然，ARP攻击也是这个原理
ARP代理
当主机a想要获得www.baiidu.com的mac的时候，主机a ping www.baidu.com，这个时候网管替www.baidu.com做出应答，并给a说，我就是你想要的mac，并把自己的mac给a，这样，主机a就认为网关就是www.baidu.com，当网关收到a发给www.baidu.com的消息时，就把这个转发给百度，这就是ARP代理
https://www.cnblogs.com/flyingzl/articles/2095008.html
当然，ARP代理还有些问题，比如根部不能上网，详情请自行百度
免费ARP
免费ARP就是在主机刚刚获取IP等基本信息后，发送一个IP为自己的ARP包，看看有没有主机回复，如果有主机回复，则说明IP冲突，就要换IP，如果没有冲突，也能把自己的IP和mac缓存到其他所有主机中
一般来说，现在的IP都是DHCP服务器（小型局域网一般路由器上有这个功能，大型的网就有专门的DHCP服务器）分配的，不存在IP冲突这种问题
2.ICMP协议
ICMP协议是IP层的，但是数据是放在IP层的后面
（图片来源于网络，侵删）
ICMP协议有两种形式：
１．ICMP差错报文
２．ICMP查询报文
类型为3的都是差错报文，网上有详细的图，请自行搜索
当发送一份ICMP差错报文时，报文后始终包含IP头部和IP数据报的前8个字节
示例：TYPE 3 CODE 3表示端口不可达
然后就会在下面写上上次发送的IP和IP数据报的前8个字节
这8个字节其实是看端口的，是看是哪个端口的，看是哪个进程发的
（所以，这里可以加一句，如果不是IP分片的第一片，如果丢失或者怎样，是不会回送ICMP报文的，因为都不知道端口，回送没有意义）
以下情况不会产生差错报文：
1.ICMP差错报文，如果本来都是差错报文了，则不会产生，但是ICMP查询报文会产生差错报文
2.目的地址是广播或者多播（很多都是为了防止网络风暴）
3.不是IP分片的第一片，看上述示例
下面说说ping程序
每个主机中，其实系统都有一个ping的服务器
这个时候就要用到标识符和序号这两个东西了
Linux操作系统的实现是标识符是进程号，序号是从1开始的。选项数据里边有时间戳
当服务器收到后，会原封不动的把数据返回
并且，如果IP中有选项，比如df等等，也会原封不动的封装返回*
这个时候，就会有有意思的事情发送，比如你在这边发送过去，一直回不来，可能对方服务器已经收到了，但是因为df位为1，在发不过来，然后给对面服务器回送ICMP报文。因为MTU是单向的，客户端到服务器和服务器到客户端的MTU很可能不一样！想想一个入口，一个出口，都是看出口的，肯定不一样
Windows实现ping就比较玄学了，但是也可以，可能是程序员偷懒了吧
Windows中的标识符是一样的，序号是统一排的。并且选项数据是随机的，不是时间戳，应该在发送过去的时候，Windows这边记录的，回来的时候计算
下面就来介绍一下IP可选项
简单科普，因为大部分防火墙为了安全考虑，将TCP IP的可选项统统关闭
1.IP记录路由选项
在可选项中开启IPRR选项，这个选项可以把每一次经过的节点记录下来
Windows中ping程序的-R参数有这个功能，但是我的Linux系统没有，大家可以多测试一下
这个功能基本上已经废除了，因为首先，多出来的就40字节，而一个IPv4就4个字节，所以除过可选项本身部分，最多可以存9个IP
现在一般使用traceroute
这个东西是通过上面说的TTL实现的，Linux使用的是UDP高端口实现，Windows直接使用ICMP实现（ICMP request）
2.IP源站选路的操作机制
这个操作就比较牛了，能改变IP地址，就是一开始在可选项中放入几个地址，然后可以变换地址
其中这个选路分为严格源站和宽松源站，严格源站要保证每一跳的IP地址就是到达主机的这个，而宽松源站没有那个保证
详细的自行百度
3.时间戳
这个没看到用过，就是记录时间的
下面说说IP选路
1.先选明细策略路由
2.明细路由
3.策略默认路由
4.默认路由
还有一个注意，选路时，找的是最匹配的，比如两个IP一样，但是一个是/24，另一个是/32，那当然选/32
ICMP重定向差错也会更新主机的路由表
这个就是说，本来你走的一个路由，但是这个路由发现有更好的，就会回ICMP重定向差错
UDP
UDP报文格式
（图片来源于网络，侵删）
源端口：发送方的端口号，一般这个是由操作系统决定的
目的端口：一般就是80，443等知名端口，当然也有别的
UDP长度：最多65535
校验和：这个就是UDP头部+数据的校验和
注意：这个校验和也是首部+数据
而且，这个校验和还会计算伪首部，这个东西中有源地址，目的地址，等等，只是为计算是否真的到达目的地（IP层和以太网层也会进行计算是否到达目的地）
UDP是无连接的，正因为这个特性，UDP的传输速率快
UDP三大典型应用：
1.查询类，DNS
2.数据传输（这个一般上层会封装自定义协议，为了保证可靠传输），eg：TFTP
3.语音和视频
这里说一下IP分片
为什么要在这里说呢？因为，TCP几乎不分片，TCP有mss和MTU，几乎能保证部分片，因为分片后丢包导致重传，哪怕是丢一片，都会重传，代价是很大的，而且，重传是上层负责的，所以要避免分片
分片只在出口处，入口处不会分片，重组只在接收方。分片和重组对上层透明
其实关于UDP这块还有很多，比如不建议使用UDP广播，上层应用自定义协议（因为TCP确实有点慢）等等，感兴趣的自己了解一下
总结：先写这么多，本来准备把TCP也总结一下，但是感觉写前面的量也挺大，下次总结TCP吧～
如果有什么疑惑，欢迎留言