什么是IP、MAC、ARP、ICMP ?
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发布时间：2022-04-23 00:59
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时间：2022-06-29 21:05
IP是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。另外，IP还有进入防护，知识产权，指针寄存器等含义。
MAC：Media Access Control 媒体访问控制 MAC 协议最重要的功能是确定网上的某个站点占有信道，即信道分配问题 对于共享信道，通常采用的信道访问协议有 Ø无冲突的信道访问协议（轮询、预约、频分、时分等） Ø有冲突的信道访问协议 传统的以太网采用总线结构，MAC采用一种竞争的方式占用信道（CSMA/CD） CSMA/CD的基础是CSMA，CSMA源于ALOHA的思想 MAC协议的主要作用是保证公平性和有效的资源共享。MAC机制主要分为两类：1基于竞争的协议2无竞争的信道协议。基于竞争的协议假定网络中没有中心实体来分配信道资源，每个节点必须通过竞争媒体资源来进行传送，当超过一个节点同时尝试发送时，碰撞就会发生。相反，无竞争的协议为每个需要需要通信的节点分配专用的信道资源。无竞争的协议能够有效的减少冲突，其代价是突发数据业务的信道利用率可能会比较低。
ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。
ICMP协议大致分为两类，一种是查询报文，一种是差错报文。其中查询报文有以下几种用途：1.ping查询（不要告诉我你不知道ping程序） 2.子网掩码查询（用于无盘工作站在初始化自身的时候初始化子网掩码） 3.时间戳查询（可以用来同步时间）
1.ICMP协议介绍 IP协议并不是一个可靠的协议，它不保证数据被送达，自然的，保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP(网络控制报文)协议。 当传送IP数据包发生错误－－比如主机不可达，路由不可达等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会，这也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。ICMP数据包由8bit的错误类型和8bit的代码和16bit的校验和组成。而前 16bit就组成了ICMP所要传递的信息。书上的图6－3清楚的给出了错误类型和代码的组合代表的意思。 尽管在大多数情况下，错误的包传送应该给出ICMP报文，但是在特殊情况下，是不产生ICMP错误报文的。如下 1.ICMP差错报文不会产生ICMP差错报文（出IMCP查询报文）（防止IMCP的无限产生和传送） 2.目的地址是广播地址或多播地址的IP数据报。 3.作为链路层广播的数据报。 4.不是IP分片的第一片。 5.源地址不是单个主机的数据报。这就是说，源地址不能为零地址、环回地址、广播地 址或多播地址。 虽然里面的一些规定现在还不是很明白，但是所有的这一切规定，都是为了防止产生ICMP报文的无限传播而定义的。 ICMP协议大致分为两类，一种是查询报文，一种是差错报文。其中查询报文有以下几种用途: 1.ping查询（不要告诉我你不知道ping程序） 2.子网掩码查询（用于无盘工作站在初始化自身的时候初始化子网掩码） 3.时间戳查询（可以用来同步时间） 而差错报文则产生在数据传送发生错误的时候。就不赘述了。 2.ICMP的应用 ping可以说是ICMP的最著名的应用，当我们某一个网站上不去的时候。通常会ping一下这个网站。ping会回显出一些有用的信息。一般的信息如下: Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255 Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255 Ping statistics for 10.4.24.1: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms ping这个单词源自声纳定位，而这个程序的作用也确实如此，它利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。原理是用类型码为0的ICMP发请 求，受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。ping程序来计算间隔时间，并计算有多少个包被送达。用户就可以判断网络大致的情况。我们可以看到， ping给出来了传送的时间和TTL的数据。我给的例子不太好，因为走的路由少，就可以观察到一些 丢包的现象，而程序运行的时间也会更加的长。 ping还给我们一个看主机到目的主机的路由的机会。这是因为，ICMP的ping请求数据报在每经过一个路由器的时候，路由器都会把自己的ip放到该数 据报中。而目的主机则会把这个ip列表复制到回应icmp数据包中发回给主机。但是，无论如何，ip头所能纪录的路由列表是非常的有限。如果要观察路由， 我们还是需要使用更好的工具，就是要讲到的Traceroute(windows下面的名字叫做tracert)。 3.ICMP的应用 Traceroute是用来侦测主机到目的主机之间所经路由情况的重要工具，也是最便利的工具。前面说到，尽管ping工具也可以进行侦测，但是，因为ip头的*，ping不能完全的记录下所经过的路由器。所以Traceroute正好就填补了这个缺憾。 Traceroute的原理是非常非常的有意思，它受到目的主机的IP后，首先给目的主机发送一个TTL=1（还记得TTL是什么吗？）的UDP(后面就 知道UDP是什么了)数据包，而经过的第一个路由器收到这个数据包以后，就自动把TTL减1，而TTL变为0以后，路由器就把这个包给抛弃了，并同时产生 一个主机不可达的ICMP数据报给主机。主机收到这个数据报以后再发一个TTL=2的UDP数据报给目的主机，然后刺激第二个路由器给主机发ICMP数据 报。如此往复直到到达目的主机。这样，traceroute就拿到了所有的路由器ip。从而避开了ip头只能记录有限路由IP的问题。 有人要问，我怎么知道UDP到没到达目的主机呢？这就涉及一个技巧的问题，TCP和UDP协议有一个端口号定义，而普通的网络程序只监控少数的几个号码较 小的端口，比如说80,比如说23,等等。而traceroute发送的是端口号>30000(真*)的UDP报，所以到达目的主机的时候，目的 主机只能发送一个端口不可达的ICMP数据报给主机。主机接到这个报告以后就知道，主机到了，所以，说Traceroute是一个骗子一点也不为过:) Traceroute程序里面提供了一些很有用的选项，甚至包含了IP选路的选项，请察看man文档来了解这些，这里就不赘述了。
