第5章3h Internet控制协议

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第,5,章,Internet,控制协议,2,主要内容,地址解析协议（,ARP,）,逆地址解析协议,(RARP),Internet,控制报文协议,(ICMP),3,5.1,地址解析协议（,ARP,）,ARP,工作原理,ARP,的改进,ARP,分组格式,代理,ARP,4,一、什么是,ARP,？,前面我们已经学习了,IP,地址，,IP,地址是一个逻辑地址。主要为,应用层,用户提供统一的地址形式。而在,物理层,中，计算机与计算机之间的通信最终是通过,MAC,地址实现的。因此还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？,5.1.1 ARP,工作原理,ARP,（,Address Resolution Protocol,）是地址解析协议，是一种将,IP,地址转化成物理地址的协议。,5,如下图：主机,A,已知目的主机,B,的,IP,地址，那么如何获得主机,B,的,MAC,地址呢？,步骤：,1,、在网络中,广播,含有主机,B,的,IP,地址的广播包。,2,、网络中的所有计算机都收到广播包，但只有主机,B,响应,3,、主机,B,响应广播包，把,MAC,地址以包的方式,单播回送,给主机,A,6,7,ARP,协议的使用：,如果发送方与接收方,在同一网段,中，直接使用,ARP,协议得到接收方的,MAC,地址,如果发送方与接收方,不在同一网段,中，则通过,ARP,协议获得缺省网关的,MAC,地址，将,IP,分组发送给缺省网关，由缺省网关进行转发,8,使用,ARP,的四种情况,9,二、,ARP,工作原理,1,、,检查,ARP,表：,首先主机,A,会在自己的,ARP,缓存表中查找是否有目标,IP,地址。如果找到了直接与目的主机,B,通信。,2,、,广播,ARP,请求数据包：,如果在,ARP,缓存表中没有找到目标,IP,地址，主机,A,就会在网络上发送一个广播，向同一网段内的所有主机发出这样的询问：“,192.168.1.1,的,MAC,地址是什么？”网络上其他主机并不响应,ARP,询问。,3,、,目的主机响应：,只有主机,B,接收到广播，才向主机,A,做出这样的回应：“,192.168.1.1,的,MAC,地址是,00-aa-00-62-c6-09”,。这样，主机,A,就知道了主机,B,的,MAC,地址,4,、,回写,ARP,记录：,向主机,B,发送信息，同时更新,ARP,缓存表，下次再向主机,B,发送信息时，直接从,ARP,缓存表里查找就可以了。,我们以主机,A,（,192.168.1.5,）向主机,B,（,192.168.1.1,）发送数据为例。,步骤：,10,5.1.2 ARP,的改进,使用,ARP,高速缓存。,当主机（或路由器）,A,通过,ARP,请求得到,B,的物理地址时，就将此,“,IP,地址,物理地址,”,绑定存储在高速缓存中。这样，对于后续发往,B,的分组，通过查找高速缓存获得物理地址。,11,ARP,请求实现流程,有,无,无,有,目的站,IP,地址,查询,ARP,高速缓存,IP,地址,物理地址？,广播,ARP,请求，等待,ARP,应答,提取物理地址,“IP,地址,物理地址“绑定,存入高速缓存,收到,ARP,应答？,找不到物理地址,12,ARP,应答实现流程,是,否,ARP,请求分组到达,本机是请求目标？,用本机物理地址进行应答,发送站“,IP,地址,物理地址“绑定,存入高速缓存,13,5.1.3 ARP,分组格式,硬件类型,协议类型,硬件长度,协议长度,操作（请求,1,，回答,2,）,发送站硬件地址,发送站协议地址,目的站硬件地址,目的站协议地址,硬件类型：,16bit,字段，定义运行,ARP,的物理网络的类型。如以太网该值为,1,。,协议类型：,16bit,字段，定义发送方提供的高层协议类型。如,IP,该值为,0800(,十六进制,),。,硬件长度：,8bit,字段，定义以字节为单位的物理地址长度，如以太网该值为,6,。,协议长度：,8bit,字段，定义以字节为单位的逻辑地址长度，如,IPv4,该值为,4,。,14,ARP,分组是直接封装在数据链路层的帧中进行传输的。,帧数据区,帧首部,ARP,请求或应答分组,图：,ARP,分组的封装,15,5.1.4,代理,ARP,图给出了两个物理网络通过代理,ARP,连接的例子。通过将两个网络的,ARP,高速缓存组合成一个，扩充了地址解析过程的灵活性，防止产生过多的,ARP,请求和,ARP,应答分组穿越网关。,16,5.2,逆地址解析协议,(RARP),RARP,实现从物理地址到逻辑地址,(IP,地址,),的映射，即,已知主机的物理地址，需要找到其相应的,IP,地址,。,例如：对于一个无盘工作站，只能从,ROM,来引导，,ROM,中只有固化的最少的引导信息，不包含,IP,地址，如要使用,TCP/IP,进行通信，必须首先要获得,IP,地址。,RARP,主要使用与这种情况。,17,RARP,请求分组广播发送,18,RARP,应答分组单播发送,19,RARP,分组格式,发送站硬件地址,发送站协议地址,目的站硬件地址,目的站协议地址,硬件类型,协议类型,硬件长度,协议长度,操作（请求,3,，回答,4,）,20,5.3 Internet,控制报文协议,(ICMP),ICMP,的特点,ICMP,报文类型,ICMP,报文格式,21,ICMP,协议,ICMP,协议，,Internet Control Message Protocol,，即网际控制报文协议,ICMP,协议的,主要作用,是在主机之间相互发送差错或控制信息,需要特别注意的是,ICMP,协议,只负责报告问题，而不解决问题,22,Internet,控制报文协议（,ICMP,）,ICMP,的特点：,ICMP,本身是网络层的一个协议；但,报文,不是直接传给链路层,，而是要封装成,IP,数据报，然后再传给数据链路层。,不能独立于,IP,协议而单独存在,，是,IP,协议的一个部分归于,IP,协议的体系。,ICMP,差错报告,采用路由器,-,源主机的模式,，路由器在,发现数据报传输出现错误时,只向源主机报告差错原因；,ICMP,不能纠正差错,，它只是,报告差错。差错处理需要由,高层协议去完成。,23,对于传输,ICMP,差错报告报文的,IP,分组是否产生,ICMP,差错报告报文的有关规定：,携带,ICMP,差错报告报文的,IP,分组,不再产生,ICMP,差错报告报文。,携带分片的,IP,分组，如果,不是第一个分片,，则不产生,ICMP,差错报告报文。,具有多播地址的,IP,分组,不产生,ICMP,差错报告报文。,具有特殊地址（如,127.0.0.0,或,0.0.0.0,）的,IP,分组,不产生,ICMP,差错报告报文。,24,类型字段的值与,ICMP,报文的类型的关系,ICMP,报文种类,类型的值,ICMP,报文的类型,差错报告报文,3,终点不可到达,4,源站抑制,11,时间超过,12,参数问题,5,改变路由,查询报文,8,或,0,回送请求或应答,13,或,14,时间戳请求或应答,17,或,18,地址掩码请求或应答,10,或,9,路由器询问或通告,5.3.1 ICMP,报文类型,25,5.3.2 ICMP,报文格式,类型,代码,校验和,首部的其余部分,数据,类型：,8bit,，定义了,ICMP,报文类型。,代码：,8bit,，定义了特定报文类型产生错误的原因；,校验和：,16bit,，定义了包含,ICMP,首部和数据的校验和。,数据：,包含了所有接受到的数据报的,IP,报头。还包含,IP,数据报中,前,8,个字节的数据,。,IP,分组首部包含了源站的,IP,地址等信息，前,8B,包含了端口号（,TCP,或,UDP,）和序号等的信息，源站需要根据这些信息将差错情况通知上层协议。,26,目的站不可达,27,类型,(3),代码,(012),校验和,未使用（全,0,）,IP,分组的一部分，包括,IP,首部以及数据的前,8B,上图：目的不可达报文格式,28,源站抑制,源站抑制报文为,IP,增加了流量控制能力。当路由器或目的站因拥塞而丢弃分组时，它就向分组的源站发送抑制报文。这个报文有两个目的：,1,）,通知源站分组已被丢弃,。,2,）,警告源站,，在路径中的某处,出现了拥塞,，所以源站必须放慢（抑制）发送过程。,29,超时,互联网中的路由器使用路由表计算转发分组的下一跳地址，所以路由表的差错可能导致某一个分组在网络中出现循环路由，使得,IP,分组在网络中无限的传输。,当一个,IP,分组首部,生存时间字段值为,0,时，路由器丢,弃该分组，并向源站,发送超时报文,；,当一个,IP,分组的所,有分片未能在某一时限内到达目的,站,，则目的站会丢弃所有的分片的同时向源站,发送超,时报文,。,30,类型,(11),代码,(0/1),校验和,未使用,IP,分组的一部分，包括,IP,首部以及数据的前,8B,上图：超时报文格式,31,改变路由,当,路由器检测到一台主机使用非优化的路由,时候，收到这个分组的路由器,会把分组转发给正确的路由器,，,同时向主机发送改变路由报文,，更新主机中的路由表。通过改变路由报文，主机中的路由表逐渐增大和更新。,改变路由报文的特点：,虽然是一种差错报告报文，但在发送改变路由报告时，路,由器并不丢弃,IP,分组。,32,类型,(5),代码,(03),校验和,目标路由器的,IP,地址,IP,分组的一部分，包括,IP,首部以及数据的前,8B,上图：改变路由报文格式,代码,描述,0,对特定网络路由的改变,1,对特定主机路由的改变,2,基于指明的服务类型对特定网络路由的改变,3,基于指明的服务类型对特定主机路由的改变,33,回送请求和应答,回送请求和应答报文可用来测试目的站是否可达。,类型,(8/0),代码,(0),校验和,标识符,序号,可选数据,上图：回送请求和应答报文,34,ICMP,时间戳请求与应答,ICMP,时间戳请求与应答报文是实现两个站点之间同步时钟的一种简单技术。两个站点可以使用时间戳请求和应答报文来确定,IP,分组在两个站点之间往返所需的时间。,35,本章小结,地址解析协议,(ARP),原理。,逆地址解析协议,(RARP),原理,Internet,控制报文协议,(ICMP),的报文类型：差错报告报文、查询报文。,差错报告报文,：,目的站不可达,抑制报文,超时报文,改变路由报文,参数问题报文,查询报文：,回送请求或应答,时间戳请求或应答,地址掩码请求或应答,路由器询问或通告,