1. 仅凭IP无法完成通信

• 我们通常情况下，在访问web时，不会直接使用IP进行访问，所以需要一个功能——将网址转化成IP地址
• 数据链路层也不使用IP地址，所以需要将IP地址变成MAC地址

2. DNS

• DNS可以将我们访问的网路地址，转换成IP地址
• 可以适用IPv4和IPv6

IP地址是不便于记忆的

• 在进行网络通信时，使用的一般是主机名，于此同时帮助转换的就是host数据库文件
  
  DNS的产生
• 为了可以有效管理host文件，产生了DNS系统
• 当输入域名时，DNS会检索数据库定位到IP地址；当主机名变化时，DNS也会及时修改

域名的构成

• 域名是识别主机和组织的分层名称
  域名服务器
• 指管理域名的主机和相应的软件，它可以管理所在分层域的相关信息
• 每一层都有一个域名服务器

• 根部设置的域名服务器叫做根域名服务器，它对DNS起着至关重要的作用
• 每一层域名服务器会注册下一层域名服务器的ip，如果想要修改当前分层的信息，必需要在上一层进行追加或修改
• 为了提高容灾能力，一般会在每一层设置多个域名服务器

解析器

• 进行DNS查询的主机和软件都叫解析器。包括用户使用的个人电脑等等

DNS查询

• 解析器会向域名服务器查询IP
• 接收到查询请求的服务器会先在自己数据库中查询，如果有则返回；没有则继续向上一层的域名解析器查询
• 解析器和域名服务器会将最新查询到的数据放入缓存，减少每次查询的性能消耗

3. ARP

• 以目标IP地址为线索，定位下一个应该接收数据分包的网络设备
• 如果目标主机不在同一个链路，则可以定位下一跳的路由器MAC地址
• 只适用IPv4，IPv6需要使用ICMPv6
• 通过ARP请求和ARP响应定位MAC地址
  
• ARP请求通过广播的方式，发送所要定位的IP地址以及自己的IP地址
• 当主机收到的ARP请求的IP地址与自己一致，会单播发送ARP响应
• 通常会将ARP获取的MAC地址放入缓存中，以提高网络性能(发送ARP请求和响应的主机都会进行缓存)

ARP的作用

• MAC地址和IP地址的作用不同，所以采用ARP定位，而不直接使用MAC地址
• 如果只使用MAC地址，由于两个主机不在一个链路，则无法直接发送过去

RARP

• 是将MAC地址定位为IP地址
• 通常用于嵌入式设备，一般的个人电脑，会采用DHCP动态获取IP地址

代理ARP

• 如果不支持子网掩码的老设备，可以采用代理ARP继续使用网络

4. ICMP

• 架构IP网络，需要特别注意两点：1.确认网络是否正常工作；2.遇到异常进行问题诊断
• ICMP是提供网络诊断的功能协议
• 发送的消息使用的依然是IP地址

<mark>主要功能：</mark>

1. 确认IP包是否发送到目的地址
2. 通知在发送过程中IP包被丢弃的具体原因(损坏，不可达)

ICMP的消息分为两大类

• 通知出错原因的错误信息
• 用于诊断的查询信息
  

4.1 主要的ICMP消息

ICMP目标不可达（类型3）

• 无法将数据包发送到目的地址时，会向发送方发送一个消息不可达，并显示不可达的具体原因

• 常见原因：错误代码1：表明主机不可达，可能该主机没有连接到网络

ICMP重定向消息（类型5）

• 如果发现发送端使用了次优的路径发送消息，会返回ICMP重定向的消息，给这个主机，包含最合适的路由信息和源数据

ICMP超时消息（类型11）

• 当IP包中的TTL（生命周期）为0时，此IP包会被丢弃，此时会发送一个ICMP的超时消息
• 设置生命周期目的在于防止路由控制时出现环路

ICMP回送消息（类型0、8）

• 用于主机和路由器之间，判断所发送的数据包是否成功到达
• ping命令的实现

4.2 ICMPv6

• 在IPv4如果没有IPMP，依然可以实现通信，起到的是辅助作用
• IPv6如果没有ICMPv6，则无法通行
• 将ICMP分为两大类：1.错误消息 2.信息消息

邻居探索

• 类似于ARP，不过采用是多播

5. DHCP

• 即插即用
• 自动设置IP地址
• 统一管理IP地址

工作机制

• 先架设一台DHCP服务器，并设置相关信息
  
• 发送DHCP发现包，获取IP地址
• 发送DHCP请求包，防止获取的IP地址重复

DHCP中继代理可以实现在不同网段统一分配IP地址的功能

6. NAT

• 将主机使用的私有地址和全局IP地址进行相互转换
• 解决IPv4地址不足的问题
• NAPT可以进行私有地址加端口号的转换

NAT-PT

• 将IPv6和IPv4相互转换的协议

潜在问题

• 无法从NAT外部向内部建立连接（因为内部连接一旦断开，转换表就会删除）—NAT穿越
• 转换表的生成需要有开销
• 如果NAT故障，会造成所有的TCP连接进行重置
• 即使备份多态NAT，TCP连接还是会断开

7. IP隧道

8. 其他IP相关技术(了解)

IP多播

• 需要确定是否存在接收端
• IPV4采用IGMP，IPv6采用ICMPv6

IP任播

• 主要用于110和119

通信质量控制

• RSVP技术

MobileIP

• 解决移动端IP地址容易变化，造成的TCP或UDP连接中断