计算机网络之IP协议族
网际协议IP
与IP协议配套使用的还有三个协议:
地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)
网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)
网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)
将网络互相连接起来要使用一些中间设备,中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。根据中间设备所在的层次,可以有以下几种不同的中间设备:
物理层中继系统:转发器(repeater)。
数据链路层中继系统:网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统:路由器(router)。
网桥和路由器的混合物:桥路器(brouter)。
网络层以上的中继系统:网关(gateway)。
IP数据报的格式
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。
首部的前一部分是固定长度,共 20 字节,是所有 IP 数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度是可变的。
地址解析协议ARP
不管网络层使用的是什么协议,在实际网络的链路上传送数据帧时,最终还是必须使用硬件地址。这就需要解决一个问题,如何根据一个机器的IP地址找出其对应的物理地址;或反过来,如何根据物理地址找到其对应的IP地址。地址解析协议ARP与逆地址解析协议RARP就是用来解决这样的问题的。
每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARPcache),里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表,这个映射表还经常动态更新。
当主机 A 欲向本局域网上的某个主机B 发送 IP 数据报时,就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有,就可查出其对应的硬件地址,再将此硬件地址写入 MAC 帧,然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。
如果查不到主机B的IP地址,主机A就会在本局域网上广播发送一个ARP请求分组,本局域网上的所有主机都会收到此ARP请求分组,但是只有主机B会返回一个ARP响应分组,主机A收到后会写入到映射表中。
网际控制报文协议ICMP
为了提高 IP 数据报交付成功的机会,在网际层使用了网际控制报文协议 ICMP (Internet ControlMessage Protocol)。ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
ICMP 不是高层协议,而是 IP 层的协议。ICMP 报文作为 IP 层数据报的数据,加上数据报的首部,组成 IP 数据报发送出去。
ICMP 报文的种类有两种,即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。
ICMP 差错报告报文共有 5 种:
(1)终点不可达
(2)源点抑制(Sourcequench)
(3)时间超过
(4)参数问题
(5)改变路由(重定向)(Redirect)
ICMP 询问报文有两种:
(1)回送请求和回答报文
(2)时间戳请求和回答报文
ICMP的一个重要应用就是分组网间探测PING(Packet Intenet Groper),用来测试两个主机之间的连通性。PING是应用层直接使用网络层ICMP的一个例子。它,没有通过运输层的TCP或UDP。
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