TCPIP協(xié)議第四章Internet控制協(xié)議課件

第四章ARP和RARP14.1地址解析協(xié)議（ARP）IP分組從源站到達(dá)目的站的途中可能要經(jīng)過(guò)許多不同的物理網(wǎng)絡(luò)，在分組傳輸過(guò)程中需要使用以下兩類(lèi)地址：邏輯地址：就是指IP地址。物理地址：就是指硬件地址、MAC地址或二層地址（數(shù)據(jù)鏈路層地址）。物理地址是一個(gè)本地地址，其管轄范圍為本地網(wǎng)絡(luò)。通常用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與物理設(shè)備本身相關(guān)聯(lián)。24.1地址解析協(xié)議（ARP）（續(xù)）對(duì)于IPv4中32bit長(zhǎng)的IP地址，考察不同物理網(wǎng)絡(luò)物理地址長(zhǎng)度，可以分為兩類(lèi)不同的類(lèi)型：小型物理地址：相對(duì)于32bit的IP地址來(lái)說(shuō)，具有較短的物理地址長(zhǎng)度。大型物理地址：相對(duì)于32bit的IP地址來(lái)說(shuō)，具有較長(zhǎng)的物理地址長(zhǎng)度。例如以太網(wǎng)的48bit物理地址。34.1地址解析協(xié)議（ARP）（續(xù)）在動(dòng)態(tài)映射中，每當(dāng)及其知道兩個(gè)地址中的一個(gè)（邏輯地址或物理地址）時(shí)，就可使用協(xié)議把另一個(gè)地址找出來(lái)。已設(shè)計(jì)出兩個(gè)協(xié)議來(lái)完成動(dòng)態(tài)映射：地址解析協(xié)議（ARP）和逆地址解析協(xié)議（RARP）ARPRARP邏輯地址物理地址物理地址邏輯地址54.1ARP工作原理例：在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng))上的主機(jī)A和B主機(jī)A需要查詢(xún)IP地址為168.69.11.20的主機(jī)B的物理地址。因?yàn)橹鳈C(jī)A不知道主機(jī)B的物理地址，查詢(xún)就在網(wǎng)絡(luò)上廣播，查詢(xún)的內(nèi)容組成ARP請(qǐng)求分組。主機(jī)B單播發(fā)送ARP應(yīng)答分組.675.1.3ARP分組格式硬件類(lèi)型協(xié)議類(lèi)型硬件長(zhǎng)度協(xié)議長(zhǎng)度操作（請(qǐng)求1，回答2）發(fā)送站硬件地址（例如，對(duì)以太網(wǎng)是6字節(jié)）發(fā)送站協(xié)議地址（例如，對(duì)IP是4字節(jié)）目的站硬件地址（例如對(duì)以太網(wǎng)是6字節(jié)，在請(qǐng)求中不填入）目的站協(xié)議地址（例如，對(duì)IP是4字節(jié)）9ARP的改進(jìn)

使用ARP高速緩存。當(dāng)主機(jī)(或路由器)A通過(guò)ARP請(qǐng)求得到B的物理地址時(shí)，就將此“IP地址——物理地址”綁定存儲(chǔ)在高速緩存中。這樣，對(duì)于后續(xù)發(fā)往B的分組，通過(guò)查找高速緩存獲得物理地址。

10使用高速緩存后ARP請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)流程

有無(wú)無(wú)有目的站IP地址查詢(xún)ARP高速緩存IP地址——物理地址？廣播ARP請(qǐng)求，等待ARP應(yīng)答提取物理地址“IP地址——物理地址“綁定存入高速緩存收到ARP應(yīng)答？找不到物理地址11ARP的改進(jìn)（續(xù)）使用高速緩存超時(shí)計(jì)時(shí)器的優(yōu)勢(shì)與缺陷：優(yōu)勢(shì)：

1、一臺(tái)主機(jī)或路由器能夠確定自己ARP緩存中的信息何時(shí)應(yīng)該重新生效，與其他主機(jī)無(wú)關(guān)。

2、發(fā)送站不需要通過(guò)成功的與接收站或第三方通信來(lái)確定綁定已無(wú)效，如果目的站不響應(yīng)ARP請(qǐng)求，發(fā)送站就認(rèn)為目的站已下線(xiàn)。缺陷： 如果計(jì)時(shí)器的間隔是n秒，發(fā)送站直到n秒后才能檢測(cè)到接收站已下線(xiàn)或出現(xiàn)了故障。在這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)送站可能已經(jīng)發(fā)送了大量的分組，但這些分組都沒(méi)有被接收站接收。

135.1.4代理ARP圖給出了兩個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)通過(guò)代理ARP連接的例子。

14ARP軟件包

ARP軟件包由以下五個(gè)構(gòu)件組成：

1.高速緩存表

2.隊(duì)列

3.輸出模塊

4.輸入模塊

5.高速緩存控制模塊15輸入模塊工作過(guò)程1.睡眠，直到ARP分組（請(qǐng)求或回答）到達(dá)。2.檢查高速緩存表，尋找對(duì)應(yīng)于這個(gè)ARP分組的項(xiàng)目。3.若（找到）

1）更新這個(gè)項(xiàng)目

2）若（狀態(tài)是PENDING）

1.當(dāng)隊(duì)列非空

1）把一個(gè)分組從隊(duì)列中取出

2）把分組連同硬件地址一起發(fā)送給數(shù)據(jù)鏈路層。4.若（未找到）

1）創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目 2）把這個(gè)項(xiàng)目添加到表中5.若（分組是請(qǐng)求）

1）發(fā)送ARP回答6.返回17高速緩存控制模塊工作過(guò)程1.睡眠，直到計(jì)時(shí)器到時(shí)間。2.對(duì)高速緩存表中的每一個(gè)項(xiàng)目

1）若（狀態(tài)為FREE），繼續(xù)

2）若（狀態(tài)是PENDING）

1.把嘗試值加1 2.若（嘗試大于最大值）

1.把狀態(tài)改變?yōu)镕REE 2.撤銷(xiāo)相應(yīng)的隊(duì)列

3.否則，發(fā)送ARP請(qǐng)求

4.繼續(xù) 3）若（狀態(tài)為RESOLVED）

1.把超時(shí)字段的值減去已經(jīng)過(guò)的時(shí)間 2.把（超時(shí)字段的值小于或等于零）

1.把狀態(tài)改變?yōu)镕REE 2.撤銷(xiāo)相應(yīng)的隊(duì)列3.返回18舉例原始高速緩存表狀態(tài)隊(duì)列嘗試超時(shí)協(xié)議地址硬件地址R5900180.3.6.1ACAE32457342P22129.34.4.8P145201.11.56.7R8450114.5.7.89457342ACAE32P121220.55.5.7FR96019.1.7.824573E3242ACAP183188.11.8.7119已更新的高速緩存表狀態(tài)隊(duì)列嘗試超時(shí)協(xié)議地址硬件地址R5900180.3.6.1ACAE32457342P22129.34.4.8P145201.11.56.7R8450114.5.7.89457342ACAE32P121220.55.5.7P231116.1.7.22R96019.1.7.824573E3242ACAP183188.11.8.7121

例4：

15s以后，ARP輸入模塊收到ARP分組，其目的協(xié)議（IP）地址為188.11.8.71，而對(duì)應(yīng)的硬件地址為E34573242ACA，那么此時(shí)的高速緩存表變成什么樣？

答案22狀態(tài)隊(duì)列嘗試超時(shí)協(xié)議地址硬件地址R5900180.3.6.1ACAE32457342P22129.34.4.8P145201.11.56.7R8450114.5.7.89457342ACAE32P121220.55.5.7P231116.1.7.22R96019.1.7.824573E3242ACAR183900188.11.8.71E34573242ACA已更新的高速緩存表23狀態(tài)隊(duì)列嘗試超時(shí)協(xié)議地址硬件地址R5840180.3.6.1ACAE32457342P22129.34.4.8FR8390114.5.7.89457342ACAE32P121220.55.5.7P231116.1.7.22FR183840188.11.8.71E34573242ACA已更新的高速緩存表254.2逆地址解析協(xié)議（RARP）RARP實(shí)現(xiàn)從物理地址到邏輯地址(IP地址)的映射，即已知主機(jī)的物理地址，需要找到其相應(yīng)的IP地址。26RARP分組格式

發(fā)送站硬件地址發(fā)送站協(xié)議地址目的站硬件地址目的站協(xié)議地址硬件類(lèi)型協(xié)議類(lèi)型硬件長(zhǎng)度協(xié)議長(zhǎng)度操作（請(qǐng)求3，回答4）294.2RARP服務(wù)器RARP提供從物理地址到邏輯地址的映射。這種映射存儲(chǔ)為一個(gè)磁盤(pán)文件。服務(wù)器通常是在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)的，而服務(wù)器使用的文件也是在這一層進(jìn)行存取。RARP服務(wù)器則是在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)的。要存取文件，RARP需要底層操作系統(tǒng)的幫助。RARP服務(wù)器的另一個(gè)問(wèn)題就是這個(gè)服務(wù)器有時(shí)會(huì)停機(jī)。要向無(wú)盤(pán)計(jì)算機(jī)發(fā)送RARP回答，管理員通常要安裝不止一個(gè)RARP服務(wù)器。但是當(dāng)所有的RARP服務(wù)器都工作，那么好幾個(gè)RARP回答將會(huì)在同一個(gè)時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)上傳送，這就產(chǎn)生很大的通信量。304.2BOOTP協(xié)議引導(dǎo)程序協(xié)議BOOTP（BOOTstrapProtocol）是一種為了將以下4種信息提供給無(wú)盤(pán)計(jì)算機(jī)或第一次啟動(dòng)的計(jì)算機(jī)的協(xié)議。這個(gè)計(jì)算機(jī)的IP地址這個(gè)計(jì)算機(jī)的子網(wǎng)掩碼一個(gè)路由器的IP地址（網(wǎng)關(guān)的IP地址）一個(gè)名稱(chēng)服務(wù)器的IP地址31本章小結(jié)把分組交付給主機(jī)或路由器需要兩級(jí)地址：邏輯地址和物理地址。邏輯地址在網(wǎng)絡(luò)級(jí)標(biāo)志主機(jī)或路由器。TCP/IP稱(chēng)這種邏輯地址為IP地址物理地址在物理級(jí)標(biāo)志主機(jī)或路由器。邏輯地址到物理地址的映射可以是靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的靜態(tài)映射要使用邏輯地址與物理地址的對(duì)應(yīng)表，維護(hù)這種表需要很大的開(kāi)銷(xiāo)。地址解析協(xié)議（ARP）是一種動(dòng)態(tài)映射方法，在給出邏輯地址時(shí)可找出對(duì)應(yīng)的物理地址32本章小結(jié)（續(xù)）ARP請(qǐng)求用廣播發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備ARP回答用單播發(fā)送給請(qǐng)求映射的主機(jī)使用代理ARP時(shí)，一個(gè)路由器代表一組主機(jī)。當(dāng)ARP請(qǐng)求尋找該組中的任何一個(gè)主機(jī)時(shí)，這個(gè)路由器就發(fā)送自己的物理地址。這就產(chǎn)生了劃分子網(wǎng)的效果。逆地址解析協(xié)議（RARP）是一種動(dòng)態(tài)映射方法，把給定的物理地址和邏輯地址關(guān)聯(lián)起來(lái)