IP协议、ARP协议、RARP协议

网络 网络管理
网络协议的定义:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

 IP数据报

IP是TCP/IP协议族中最核心的协议,所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据都以IP数据报的格式传输。IP仅提供尽力而为的传输服务,如果发生某种错误,IP会丢失该数据,然后发送ICMP消息给信源端。另外,IP数据报可以不按发送顺序接受。

IP数据报的格式如下:

 

前20字节和紧接其后的选项部分是IP数据报的首部,前20个字节是固定的,选项可有可无。首部的每一行是一个32位字的单位,***位在左边,为0bit,***位在右边,为31bit。4字节的32bit值按照以下次序传输:首先0-7bit,其次8-15比特,然后16-23bit,***是24-31bit,这种传输次序称为big endian字节序(我们在C语言写位操作的算法时常用到该词)。TCP/IP首部中的所有二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此它又称作网络字节序,其他形式存储的二进制数据,如little endian格式,则必须在传输数据之前把首部转化成网络字节序。

首部长度是指首部占32bit字的数目,因为4位的***值为15,因此首部最长为60字节,也即是说选项部分的***值为40字节,不够4的倍数,要用0填充,使数据部分的起始地址为4的倍数。

总长度指整个IP数据报的长度,包括首部和数据部分,16bit,最长可达65535字节。尽管理论上可以传送一个长达65535的IP数据报,但实际上还要考虑网络的***承载能力等因素,标准的TCP/IP分组大小为576字节,减去IP首部的20个字节,TCP首部的20个字节,路由协议头的24个字节,为512字节,因此主机接受的数据报的数据部分一般不超过512个字节。(PS:这点看的也不是太懂,网上很多人也有此疑问,谢希仁的计算机网络中写的一次IP数据报最少576字节,尼玛这里翻译的是不超过576字节,先往后看吧,说不定看到后面就豁然开朗了)。

3个标志位主要用来标识分片的IP数据报,片位移为分片的数据报的***字节偏离整个原始数据报的位置。

IP路由选择

主机通过路由器和目的主机连接。主机通过IP数据报连接目的主机时,按照如下步骤搜索(同一网络中的搜索要经过ARP协议将目的主机的IP地址解析为MAC地址):

1、搜索路由表,优先搜索匹配主机,如果能找到和IP地址完全一致的目标主机,则将该包发向目标主机

2、搜索路由表,如果匹配主机失败,则匹配同子网的路由器,这需要子网掩码的协助。如果找到路由器,则将该包发向路由器。

3、搜索路由表,如果匹配同子网路由器失败,则匹配同网号路由器,如果找到路由器,则将该包发向路由器。

4、搜索路由表,如果以上都失败了,就搜索默认路由,如果默认路由存在,则发包

5、如果都失败了,就丢掉这个包。

子网掩码

主机号再分成一个子网号和主机号,便将一个网络又划分成了若干子网,子网掩码与该子网中的IP地址相与,便得到该子网,另外,子网对于子网内部的路由器是不透明的,也就是说IP数据报传到该网络的网关时,网关再将该数据报传送到子网的默认路由器上,***通过该路由器再交付给该主机。

ARP协议和RARP协议

前面已经说过,ARP协议只用在局域网中,它用来将IP地址解析为MAC地址。局域网中的每个主机都有一个ARP缓存,它保存了最近发起的IP地址到MAC地址的映射记录,当该主机要向局域网中的某一主机发送数据时,它会先从自己的缓存中查找,看是否存在目标IP地址,如果找到,就通过映射找到它的MAC地址,从而发送过去,如果没有找到该目的IP地址,它就向该局域网内发送一个广播,广播中包含自己的IP地址、MAC地址和目的主机的IP地址,局域网内的所有主机都会收到该广播,但只有目的IP地址的主机会做出回应,并把自己的MAC地址发送给源主机,源主机收到后,在自己的ARP缓存中增加上该映射,并根据发来的MAC地址将数据发送给目的主机。

ARP高速缓存中的表项一般都要设置超时值,如果一段时间内没有与某主机通信,就将该主机对应的IP与MAC之间的映射关系去掉,下次在需要通信时,依然发送广播。

如果ARP请求是从一个网络的主机到另一个网络的主机,那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求,这个过程成为ARP代理。

RARP协议则刚好相反,它将MAC地址解析成为对应的IP地址,现在已很少单独使用。

责任编辑:林琳 来源: CSDN.net
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