第4章__网络层TCPIP协议

单击此处编辑母版标题样式,第三级,*,1,第,4,章,网络层,TCP/IP,协议,网络层主要负责解决网络与网络之间，即网际的通信问题，而不是同一网段内部的事。网络层的主要功能即是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包。除此之外，网络层还要能够消除网络拥挤，具有流量控制和拥挤控制的能力。网络层协议包括,ARP,（地址解析协议）、,IP,（网际协议）、,ICMP,（,Internet,消息控制协议）和,IGMP,（网际组管理协议）等等。,2,本章知识要点：,了解,TCP/IP,协议的网络层,掌握,ARP,和,RARP,了解,IP,、,ICMP,、,IGMP,和,DHCP,3,4.1,概述,网络层又称为网际层（,Network Layer,）或者互联网络层（,Internet Layer,）提供了互联网“虚拟网络”的镜像，因为在网络层中屏蔽了更高层协议，使它们不受网络层下面的物理网络体系结构的影响。,网络层中含有四个重要的协议：网际协议,IP,、,Internet,消息控制协议,ICMP,、地址解析协议,ARP,和反向解析转换协议,RARP,。,4.2 ARP,ARP,（,Address Resolution Protocol,、地址解析协议）在,RFC 826,中对它进行了描述，,ARP,协议是特定网络的标准协议，负责把更高层协议地址解析（转换）成为物理网络地址。,4,4.2.1 ARP,综述,可以使用动态映射完成地址解析。在每台机器上手动创建和更新地址表时，进行的是静态映射。地址表分别存储在网络上的每台计算机上，这造成了以下几种情况的发生：,如果更换了计算机中的,NIC,（网卡），物理地址也将改变。,在有些局域网中，每次启动设备时，物理地址都将改变。,在使用,DHCP,（动态主机配置协议）分配,IP,地址的网络上，每次启动设备时，设备的,IP,地址可能会改变。,便携式计算机可以从一个物理网络移动到另一个物理网络，从而使它的,IP,地址在每个网络上都不相同。,5,4.2.2 ARP,缓存列表,通过,TCP/IP,联网中的局域网在两个主机之间传送消息经常需要发送多个,IP,数据包。但是，对于发往相同目的地的每个数据包来说，传输,ARP,广播来确定物理地址是不切实际和效率低下的。逻辑解决方案是让主机在,RAM,中维护一个表，主机可以在这里存储物理地址和,IP,地址的匹配。这个,RAM,称为,ARP,缓存列表。,6,IP,（逻辑）地址,物理（,MAC,）地址,剩余时间,(,秒,),202.102.2.105,1 B0 93 1E,81,202.102.2.50,00 00 C6 44 61,92,202.102.2.54,00 00 99 34 56,105,202.102.2.79,00 57 7D 00,61,202.102.2.139,00 13 38 24 00 20,74,4.2.3,代理,ARP,使用称为代理,ARP,的技术可以穿越网络边界完成地址解析。代理,ARP,将产生子网的效果，因为它允许第,3,层连接设备（例如路由器）代表一组主机，而不是别主机。包括在这一组中的,IP,地址标记远程主机（即驻留在与请求地址解析的主机不同的子网上的主机）。,7,4.2.4 ARP,消息数据包,ARP,消息数据包（请求和应答）是在互联网（第,2,层）上通过物理网络传送的。,ARP,消息数据包内嵌在,Internet,层协议（以太网）的信息字段中。,8,4.3 RARP,RARP(Reverse Address Resolution Protocol,、逆向地址解析协议,),是特定网络的标准协议，它在,RFC 903,中进行了描述。,一些网络主机，例如无盘工作站等，在它们被引导时不知道它们自己的,IP,地址。为了确定它们各自的,IP,地址，它们使用一种类似,ARP,的机制，但是现在主机的硬件地址是已知参数，而,IP,地址是待查询的参数。它与,ARP,最根本的差别是，它必须存在于网络上，必须确保先配置硬件地址到协议地址的映射列表。,9,4.4 IP,IP,（,Internet Protocol,、网际协议）是,TCP/IP,协议族中最为核心的协议。所有的,TCP,、,UDP,、,ICMP,及,IGMP,数据都以,IP,数据报格式传输，它提供不可靠、无连接的数据报传送服务。许多刚开始接触,TCP/IP,的初学者对此感到很奇怪，特别是具有,X.25,或,SNA,知识的人。,10,11,4.5 ICMP,ICMP,（,Internet Control Message Protocol,、,Internet,消息控制协议）是一种标准协议，,STD,号为,5,。这个标准协议还包含了,IP,和,IGMP,，作为一种必须的标准，它在,RFC 792,中进行了描述，在,RFC 950,中进行了更新。,值,含义,值,含义,0,回应应答,3,目的不可达,4,源抑制,5,重定向,8,回应请求,9,路由器公告,10,路由器请求,11,数据报超时,12,数据报参数错误,13,时间戳请求,14,时间戳应答,15,信息请求（已超时）,16,信息应答（已超时）,17,地址掩码请求,18,地址掩码应答,30,跟踪路由,31,数据报转换错误,32,移动主机重定向,33,IPv6 Where-Are-You,34,IPv6 I-am-Here,35,移动注册请求,36,移动注册应答,37,域名请求,38,域名应答,39,SKIP,40,Photuris,4.5 ICMP,ICMP,（,Internet Control Message Protocol,、,Internet,消息控制协议）是一种标准协议，,STD,号为,5,。这个标准协议还包含了,IP,和,IGMP,，作为一种必须的标准，它在,RFC 792,中进行了描述，在,RFC 950,中进行了更新。,12,4.6 IGMP,IGMP,（,Internet Group Manage Protocol,、网际组管理协议）也是,STD,号为,5,的一种标准协议。这个标准协议还包含了,IP,和,ICMP,，作为一种必须的标准，它在,RFC 1112,中进行了描述，在,RFC 2236,中进行了更新。,13,4.7 DHCP,DHCP,（,Dynamic Host Configuration Protocol,、动态主机配置协议）承担着,IP,地址和相应信息的动态地址配置。,DHCP,提供安全、可靠而且简单的,TCP/IP,网络设置，避免地址冲突，并且通过对地址分配集中的管理，帮助实现相应资源的有效应用。,14,