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TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol是一组用于互联网通信的协议。其中网际层Internet Layer是TCP/IP协议栈中的一个关键层主要负责网络间的数据路由和转发。
网际层的主要作用如下
IP地址分配网际层使用IP地址来唯一标识网络中的设备。IP地址由32位IPv4或128位IPv6二进制数字组成用于定位发送和接收数据的设备。路由选择网际层通过路由选择算法决定从源设备到目标设备的数据传输路径。路由选择是根据网络拓扑、路径开销和其他因素进行的以确保数据能够有效地跨越多个网络节点到达目标设备。分段和重组当数据报的大小超过网络的最大传输单元MTU时网际层会将数据报分割为较小的片段进行传输并在目标设备上重新组装。这样可以适应不同网络的传输限制。网络地址转换NAT网际层支持网络地址转换允许多台设备共享一个公共IP地址。NAT在传输过程中转换私有IP地址和公共IP地址之间的映射实现了对内部设备的隐藏和网络扩展。IP数据报的封装网际层将上层数据如传输层的TCP或UDP报文封装为IP数据报并添加源IP地址、目标IP地址和其他必要的信息。这样数据可以在互联网上进行传输。
网际层是TCP/IP协议栈中的核心层之一它通过提供逻辑上的全球互连性和数据路由功能实现了互联网的构建和运行。
TCP/IP 网际层包括以下四个重要的协议
IPInternet Protocol网际协议
作用IP是 TCP/IP 协议栈中最核心的协议之一负责在网络中传送数据包并提供寻址和路由功能。基本工作原理IP协议为每个主机和路由器分配唯一的IP地址将数据报封装成数据包并通过网络传输。IP地址用于标识数据包的源和目的地以便正确转发和传递数据。
ICMPInternet Control Message ProtocolInternet控制报文协议
作用ICMP协议用于在IP网络中发送控制消息和错误报告。它可以检测网络中的问题、传达路由错误或提示主机不可达情况等。基本工作原理当在网络中发生错误或需要通信时主机或路由器会生成ICMP消息并将其封装在IP数据包中发送给目标设备。常见的ICMP消息包括回应Ping请求、报告网络不可达情况以及传递其他网络状态信息。
ARPAddress Resolution Protocol地址解析协议
作用ARP协议用于将IP地址解析为对应的物理MAC地址以便在局域网内进行通信。基本工作原理当主机知道目标IP地址但不知道目标MAC地址时它将广播一个ARP请求消息到局域网上的所有设备。具有该IP地址的设备将回复带有其MAC地址的ARP响应消息从而使主机获得所需的MAC地址。
DHCPDynamic Host Configuration Protocol动态主机配置协议
作用DHCP协议用于自动分配和管理IP地址、子网掩码、默认网关等网络配置信息以便使用者可以轻松地连接到网络。基本工作原理DHCP协议的工作步骤包括发现Discover、提供Offer、请求Request、确认Acknowledge。通过这样的交互过程DHCP能够自动为设备分配可用的IP地址和其他必要的网络配置参数并确保网络设备能够正确地加入网络、通信和访问互联网。DHCP协议的优势在于简化了网络管理员的工作减少了手动配置设备的工作量并实现了IP地址资源的灵活管理和重用。它提供了高效的动态分配机制同时还支持安全性控制和认证确保网络连接的可靠性和安全性。 RARP反向地址解析协议Reverse Address Resolution Protocol
它是一种网络协议其作用是根据物理地址MAC地址获取对应的IP地址。RARP主要用于早期的局域网中在无磁盘启动的情况下让计算机通过发送自己的物理地址来获取配置好的IP地址。这在某些特定的环境下非常有用例如从无盘工作站diskless workstation引导并获取所需的网络配置信息。基本工作原理如下 当一个没有配置IP地址的设备启动时它会向本地网络广播一个RARP请求包该包包含设备的物理地址。 在广播网络上有一个专门的RARP服务器通常称为RARP守护程序。这个服务器维护了一个RARP映射表将物理地址和对应的IP地址关联起来。 RARP服务器收到请求后会查询映射表并找到相应的IP地址。然后服务器将响应包发送给请求的设备并附带正确的IP地址。 设备接收到响应包后获得了配置的IP地址并将其分配给自己。需要注意的是由于RARP是基于广播的因此要求设备和RARP服务器在同一个广播网络中才能正常工作。随着时间的推移RARP已经被更现代化的协议如DHCP所替代因为DHCP提供了更灵活和高效的IP地址分配方式。 简要总结
TCP / IP 网际层的 4 个重要协议陈旧的说法是IPICMPARPRARP
较新的说法IPICMPARPDHCP
