目的：探索从自动配置到将数据包路由到目的地的网络协议。
任务1：Introduction
您有没有想过，当您打开计算机或将其连接到新网络时，如何动态配置其网络设置？您是否曾经想知道您的数据包在到达目的地之前经过了多少设备和国家/地区？您是否好奇即使您的 ISP 为您提供了一个 IP 地址，您的所有家用设备如何都能访问 Internet？
如果您想知道这些问题的答案，那么这个房间适合您。
这个房间是关于计算机网络的四个房间中的第二个房间：
- 网络概念
- Networking Essentials （此会议室）
- 网络核心协议
- 网络安全协议
学习先决条件
要从这个房间中受益，我们建议您了解以下内容：
- ISO OSI 模型和层
- TCP/IP 模型和层
- 以太网Ethernet、IP 和 TCP 协议
换句话说，建议在 Networking Concepts 之后启动此聊天室。
学习目标
这个房间的目标是教你各种标准协议和技术，这些协议和技术将事物粘合在一起：
- 动态主机配置协议 （DHCP)
- 地址解析协议 （ARP)
- 网络地址转换 （NAT）
- Internet 控制消息协议 （ICMP）
- ping
- Traceroute（路由跟踪）
任务2：DHCP: Give Me My Network Settings（DHCP：提供我的网络设置）
你去了你最喜欢的咖啡店，拿了你最喜欢的热饮，打开了你的笔记本电脑。您的笔记本电脑连接到商店的 WiFi 并自动配置网络，因此您现在可以在新的 TryHackMe 房间工作。您没有输入单个 IP 地址，但您的设备已全部设置完毕。让我们看看这是怎么发生的。
每当我们想访问网络时，至少需要配置以下内容：
- IP 地址和子网掩码
- 路由器（或网关）
- DNS 服务器
每当我们将设备连接到新网络时，都必须根据新网络设置上述配置。手动配置这些设置是一个不错的选择，尤其是对于服务器。服务器不需要切换网络;您无需携带域控制器并将其连接到咖啡店 WiFi。此外，其他设备需要连接到服务器，并希望在特定的 IP 地址找到它们。
拥有一种自动化的方式来配置连接的设备有很多好处。首先，它将使我们免于手动配置网络;这一点非常重要，尤其是对于移动设备。其次，它使我们免于地址冲突，即当两台设备配置相同的 IP 地址时。IP 地址冲突将阻止相关主机使用网络资源;这适用于本地资源和 Internet。解决方案在于使用动态主机配置协议 （DHCP）。DHCP 是依赖于 UDP 的应用程序级协议;服务器监听 UDP 端口 67，客户端从 UDP 端口 68 发送。默认情况下，您的智能手机和笔记本电脑配置为用 DHCP。
重点：DHCP服务协议的端口为UDP67（服务端）/68（客户端）
DHCP 遵循四个步骤：发现、提供、请求和确认 （DORA）：
- DHCP 发现：客户端广播 DHCPDISCOVER 消息，查找本地 DHCP 服务器（如果存在）。
- DHCP Offer：服务器使用 DHCPOFFER 消息进行响应，其中包含可供客户端接受的 IP 地址。
- DHCP 请求：客户端使用 DHCPREQUEST 消息进行响应，以指示它已接受提供的 IP。
- DHCP 确认：服务器使用 DHCPACK 消息进行响应，以确认提供的 IP 地址现在已分配给此客户端。
以下数据包捕获显示了上述四个步骤。在此示例中，客户端获取地址 .192.168.66.133
DHCP 数据包交换中，我们可以注意到以下内容：
- 客户端在没有任何 IP 网络配置的情况下启动。它只有一个 MAC 地址。在第一个和第三个数据包 DHCP Discover 和 DHCP Request 中，搜索 DHCP 服务器的客户端仍然没有 IP 网络配置，并且尚未使用 DHCP 服务器提供的 IP 地址。因此，它将数据包从 IP 地址发送到广播 IP 地址 。源
0.0.0.0 目的255.255.255.255 - 至于链路层，在第一个和第三个数据包中，客户端发送到广播 MAC 地址（在上面的输出中未显示）。DHCP 服务器在 DHCP 产品/服务中提供可用的 IP 地址以及网络配置。它使用客户端的目标 MAC 地址。（在此示例系统中，它使用了建议的 IP 地址。
ff:ff:ff:ff:ff:ff
在 DHCP 进程结束时，我们的设备将收到访问网络甚至 Internet 所需的所有配置。特别是，我们希望 DHCP 服务器为我们提供了以下内容：
- 用于访问网络资源的租用 IP 地址
- 将数据包路由到本地网络外部的网关
- 用于解析域名的 DNS 服务器（稍后会详细介绍）
任务3：ARP: Bridging Layer 3 Addressing to Layer 2 Addressing（ARP：桥接第 3 层寻址到第 2 层寻址）
我们在网络概念室中指出，当两台主机通过网络进行通信时，IP 数据包在通过第 2 层传输时被封装在数据链路帧中。请记住，我们使用的两个常见数据链路层是以太网 （IEEE 802.3） 和 WiFi （IEEE 802.11）。每当一台主机需要与同一以太网或 WiFi 上的另一台主机通信时，它必须在数据链路层帧内发送 IP 数据包。尽管它知道目标主机的 IP 地址，但它需要查找目标的 MAC 地址，以便创建正确的数据链路标头。
如您所知，MAC 地址是一个 48 位数字，通常以十六进制表示法表示;例如，和是我网络上的两个 MAC 地址。7C:DF:A1:D3:8C:5C 44:DF:65:D8:FE:6C
但是，同一以太网上的设备不需要一直知道彼此的 MAC 地址;他们只需要在通信时知道彼此的 MAC 地址。一切都围绕着 IP 地址。请考虑以下场景：您将设备连接到网络，如果该网络具有 DHCP 服务器，则设备会自动配置为使用特定网关（路由器）和 DNS 服务器。因此，您的设备知道 DNS 服务器的 IP 地址以解析任何域名;此外，当需要通过 Internet 发送数据包时，它知道路由器的 IP 地址。在所有这些场景中，不会显示 MAC 地址。但是，同一以太网上的两台设备在不知道彼此的 MAC 地址的情况下无法通信。
提醒一下，在下面的屏幕截图中，我们在以太网帧中看到一个 IP 数据包。以太网帧标头包含：
- 目标 MAC 地址
- 源 MAC 地址
- 类型（在本例中为 IPv4）
地址解析协议 （ARP） 可以在以太网上找到另一台设备的 MAC 地址。
在下面的示例中，具有192.168.66.89 IP 地址的主机希望与 IP 地址为 192.168.66.1. .它发送一个 ARP 请求，要求具有192.168.66.1 IP 地址的主机进行响应。
1.ARP 请求从请求者的 MAC 地址发送到广播 MAC 地址，ff:ff:ff:ff:ff:ff ，如第一个数据包所示。
2.ARP 回复很快到达，具有 192.168.66.1IP 地址的主机使用其 MAC 地址进行响应。从这一点开始，两台主机可以交换数据链路层帧。
如果我们使用tcpdump ，数据包将以不同的方式显示。它使用术语 ARP 请求 和 ARP 回复。供您参考，输出显示在下面的终端中。
ARP 请求或 ARP 回复未封装在 UDP 甚至 IP 数据包中;它直接封装在以太网帧中。以下 ARP 回复显示了这一点。
ARP 被视为第 2 层，因为它处理 MAC 地址。其他人会争辩说它是第 3 层的一部分，因为它支持 IP 操作。必须了解的是，ARP 允许从第 3 层寻址转换为第 2 层寻址。
总结就是：
arp两种数据包
arp请求，arp请求数据包中的目标mac是12个ff，
arp响应，讲自己的mac地址回复过去。
任务4：ICMP: Troubleshooting Networks（ICMP：网络故障排除）
Internet 控制消息协议 （ICMP） 主要用于网络诊断和错误报告。两个常用命令依赖于 ICMP，它们在网络故障排除和网络安全方面非常有用。这些命令是：
ping：此命令使用 ICMP 测试与目标系统的连接并测量往返时间 （RTT）。换句话说，它可以用来了解目标是活着的，并且它的回复可以到达我们的系统。traceroute：在 Linux 和类 UNIX 系统以及 MS Windows 系统上调用此命令。它使用 ICMP 来发现从主机到目标的路由。
Ping
您以前可能从未打过乒乓球;但是，多亏了 ICMP，您现在可以在电脑上玩它了！该命令发送 ICMP Echo Request （ICMP Type 8）。下面的屏幕截图显示了 IP 数据包中的 ICMP 消息。
接收端的计算机以 ICMP Echo Reply （ICMP Type 0） 进行响应。
许多事情可能会阻止我们得到回复。除了目标系统脱机或关闭的可能性之外，路径上的防火墙还可能会阻止必要的数据包才能正常工作。在下面的示例中，我们过去常常告诉命令在发送 4 个数据包后停止。
ping 192.168.11.1 -c 4
输出显示没有数据包丢失;此外，它还计算往返时间 （RTT） 的最小值、平均值、最大值和标准差 （mDev）。
Traceroute路由跟踪
我们如何使我们的系统和目标系统之间的每个路由器都显露出来呢？
Internet 协议有一个称为生存时间 （TTL） 的字段，该字段指示数据包在被丢弃之前可以经过的最大路由器数。路由器在发送数据包之前将数据包的 TTL 递减 1。当 TTL 达到零时，路由器会丢弃数据包并发送 ICMP 超时消息（ICMP type 11）。（在这种情况下，“时间” 是以路由器的数量来衡量的，而不是秒数。
下面的终端输出显示了运行以发现我们的系统和之间的路由器的结果。某些路由器没有响应;换句话说，它们丢弃数据包而不发送任何 ICMP 消息。属于我们 ISP 的路由器可能会响应，泄露其私有 IP 地址。此外，一些路由器会响应并显示他们的公网 IP 地址，这将让我们查找他们的域名并发现他们的地理位置。最后，ICMP Time Exceeded 消息总是有可能被阻止并且永远不会到达我们。tracerouteexample.com
当我们重新运行命令时，遍历的路由可能会发生变化。
任务5：Routing（路由）
考虑下面显示的网络图。它只有三个网络;但是，Internet 如何确定如何将数据包从网络 1 传送到网络 2 或网络 3？虽然这是一个过于简化的图表，但我们需要一些算法来弄清楚如何将网络 1 连接到网络 2 和网络 3，反之亦然。
让我们考虑一个更详细的图表。互联网将是数百万台路由器和数十亿台设备。下面的网络是 Internet 的一小部分。移动用户可以访问 Web 服务器;但是，要实现此目的，路径上的每个路由器都需要通过适当的链路发送数据包。显然，连接移动用户和 Web 服务器的路径不止一条，即路由。我们需要一个路由算法，让路由器弄清楚要使用哪个链路。
路由算法超出了这个房间的范围;但是，我们将简要介绍一些路由协议，以便您熟悉它们的名称：
- OSPF （Open Shortest Path First）：OSPF 是一种路由协议，允许路由器共享有关网络拓扑的信息并计算最有效的数据传输路径。它通过让路由器交换有关其连接的链接和网络状态的更新来实现这一点。这样，每个路由器都有一个完整的网络地图，并且可以确定到达任何目的地的最佳路线。
- EIGRP（增强型内部网关路由协议）：EIGRP 是 Cisco 专有的路由协议，它结合了不同路由算法的各个方面。它允许路由器共享有关它们可以访问的网络以及与这些路由相关的成本（如带宽或延迟）的信息。然后，路由器使用此信息来选择最有效的数据传输路径。
- BGP（边界网关协议）：BGP 是 Internet 上使用的主要路由协议。它允许不同的网络（如 Internet 服务提供商的网络）交换路由信息并建立数据在这些网络之间传输的路径。BGP 有助于确保数据可以通过 Internet 高效路由，即使在遍历多个网络时也是如此。
- RIP（路由信息协议）：RIP 是一种简单的路由协议，通常用于小型网络。运行 RIP 的路由器共享有关它们可以访问的网络以及到达该网络所需的跃点（路由器）数的信息。因此，每个路由器都会根据此信息构建一个路由表，选择跳数最少的路由来到达每个目的地。
任务6：NAT
正如 Networking Concepts 会议室中所讨论的，我们计算出 IPv4 最多可以支持 40 亿台设备。随着连接到 Internet 的设备数量的增加，从计算机和智能手机到安全摄像头和洗衣机，很明显 IPv4 地址空间将很快耗尽。解决耗尽问题的一种解决方案是网络地址转换 （NAT）。
NAT 背后的理念在于使用一个公有 IP 地址提供对多个私有 IP 地址的 Internet 访问。换句话说，如果要连接一家拥有 20 台计算机的公司，则可以使用单个公有 IP 地址（而不是 20 个公有 IP 地址）为所有 20 台计算机提供 Internet 访问。（注意：从技术上讲，IP 地址的数量总是用 2 的幂表示。从技术上讲，使用 NAT，您可以保留 2 个公有 IP 地址，而不是 32 个。因此，您将保存 30 个公共 IP 地址。)
与路由不同，路由是将数据包路由到目标主机的自然方式，支持 NAT 的路由器必须找到一种方法来跟踪正在进行的连接。因此，支持 NAT 的路由器维护一个表，用于在内部和外部网络之间转换网络地址。通常，内部网络将使用私有 IP 地址范围，而外部网络将使用公共 IP 地址。
在下图中，多个设备通过支持 NAT 的路由器访问 Internet。路由器维护一个表，该表将内部 IP 地址和端口号与其外部 IP 地址和端口号进行映射。例如，笔记本电脑可能会与某些 Web 服务器建立连接。从笔记本电脑的角度来看，连接是从 TCP 源端口号的 192.168.0.129地址启动的;但是，Web 服务器将看到与 建立from 212.3.4.5 和 TCP Port Number 相同的连接，如 Translation 表所示。路由器无缝地执行此地址转换。
任务7：Closing Notes
