第四章:网络层(中)

简介: 第四章:网络层(中)


ARP协议


解决IP到MAC的映射关系问题。(解决下一跳跳哪里的问题)


发送数据的过程


当发送的数据再同一个局域网内时候


28.png


主机1说话:我的IP地址是xx,主机3的IP地址是yy,我的MAC地址是xxxxx,我需要找到IP3的MAC地址。

信号经过交换机时候,会被广播出去,然后主机3知道了是在喊他自己,然后说:我的IP地址是yy,我的MAC地址是yyyyyy。


当发送的数据在不同的局域网中时候:


29.png


先检查ARP告诉缓存中的数据,看看有没有IP5,检查之后是没有的。


先发送1.png


之后会接收到 30.png


之后image.png


MAC7 – > MAC8


最后image.png


IP5,和IP6是不变的。


由于在实际网络的链路上传送数据帧时,最终必须使用MAC地址。

ARP协议:完成主机或路由器IP地址到MAC地址的映射。


ARP协议使用过程:


检查ARP 高速 缓存 ,有对应表项则写入MAC帧,没有则用目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF的帧封装并广播ARP请求分组, 同一 局域 网中 所有主机都能收到该请求。目的主机收到请求后就会向源主机单播一个ARP响应分组,源主机收到后将此映射 写入 ARP 缓存 (10-20min更新一次)。


ARP协议4种典型情况:


主机A发给 本网络 上的主机B:用ARP找到主机B的硬件地址;

主机A发给 另 一网络 上的主机B:用ARP找到本网络上一个路由器(网关)的硬件地址;


路由器发给 本网络 的主机A:用ARP找到主机A的硬件地址;

路由器发给 另 一网络 的主机B:用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。


案例


主机发送IP数据报给主机B,经过了5个路由器,请问此过程总共使用了几次ARP协议?

解:需要六次跳转。


DHCP协议


主机如何获得 IP 地址?


34.png


DHCP 协议


动态主机配置协议DHCP是 应用层 协议,使用 客户 / 服务器 方式,客户端和服务端通过 广播 方式进行交互,基于UDP。DHCP提供 即插即 用 联网的机制,主机可以从服务器动态获取IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称与IP地址,允许地址重用 ,支持移动用户加入 网络 ,支持在用地址续租。


35.png


ICMP协议


TCP/IP 协议栈


36.png


网际控制报文协议 ICMP


ICMP是存放在IP数据报的数据部分的。


37.png


ICMP 差错报告报文( 5 种)


38.png


ICMP 差错报告报文数据字段


当接受到的IP数据报是有错误的信息时候,将他的IP数据报首部和前8个字节和ICMP的前8个字节,作为新的IP数据报的数据部分,然后加上IP首部,就可以组装成新的IP数据报。


39.png


ICMP 询问报文


1.回送请求和回答报文

主机或路由器向特定目的主机发出的询问,收到此报文的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文。 测试目的站是否可达以及了解其相关状态。

2.时间戳请求和回答报文

请某个主机或路由器回答当前的日期和时间。用来进行时钟同步和测量时间。


ICMP 的应用


1.PING :测试两个主机之间的连通性,使用了ICMP 回送 请求 和回 答 报 文 。


2.Traceroute: 跟踪一个分组从源点到终点的路径,使用了ICMP 时间超过差错报告报文。源地址给目的地址发送数据检测,TTL逐渐增加,当中途有5个路由时候,当第一个TTL = 1,时候,经过第一个路由器的时候,TTL = 0 ,然后路由器将数据丢弃,同时返回一个ICMP报文,知道TTL逐渐增加到数据报可以到达目的地主机为止。


IPV6


为什么有 IPv6 ?


40.png


IPv6 数据报格式


41.png11.png


指明了协议版本,总是6。

区分数据报的类别和 优先级 。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标签。

标识下一个扩展首部或上层协议首部。相当于IPv4的TTL。


IPv6 和 IPv4


1.IPv6将地址从32位(4B)扩大到128 位( 16B ) ,更大的地址空间。

2.IPv6将IPv4的 校 验和字段 彻底 移除 ,以减少每跳的处理时间。

3.IPv6将IPv4的可选字段移出首部,变成了 扩展 首部 ,成为灵活的首部格式,路由器通常不对扩展首部进行检查,

大大提高了路由器的处理效率。

4.IPv6支持 即插即 用 (即自动配置),不需要DHCP协议。

5.IPv6首部长度必须是8B 的整数倍 ,IPv4首部是4B的整数倍。

6.IPv6 只 能 在主机处分片 ,IPv4可以在路由器和主机处分片。

7.ICMPv6:附加报文类型“分组过大”。

8. IPv6支持资源的预分配, 支持实时视像等要求,保证一定的带宽和时延的应用。

9.IPv6取消了协议字段,改成下一个首部字段。

10.IPv6取消了总长度字段,改用有效载荷长度字段。

11.IPv6取消了服务类型字段。


IPV6地址形式


43.png


IPv6 基本地址类型


44.png


IPv6 向 IPv4 过渡的策略


1.双栈协议

双协议栈技术就是指在一台设备上 同时 启 用 IPv4 协议 栈 和 IPv6 协议 栈 。这样的话,这台设备既能和IPv4网络通信,又能和IPv6网络通信。如果这台设备是一个路由器,那么这台路由器的不同接口上,分别配置了IPv4地址和IPv6地址,并很可能分别连接了IPv4网络和IPv6

网络。如果这台设备是一个计算机,那么它将同时拥有IPv4地址和IPv6地址,并具备同时处理这两个协议地址的功能。


2.隧道技术

通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传递的数据(或负载)可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将其它协议的数据帧或包 重新 封装 然后通过隧道发送。


脑图时刻


45.png

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