CPIP协议第四章Internet控制协议.ppt

1,第四章ARP和RARP,2,4.1地址解析协议（ARP）,IP分组从源站到达目的站的途中可能要经过许多不同的物理网络，在分组传输过程中需要使用以下两类地址：逻辑地址：就是指IP地址。物理地址：就是指硬件地址、MAC地址或二层地址（数据链路层地址）。物理地址是一个本地地址，其管辖范围为本地网络。通常用硬件来实现的，与物理设备本身相关联。,3,4.1地址解析协议（ARP）（续）,对于IPv4中32bit长的IP地址，考察不同物理网络物理地址长度，可以分为两类不同的类型：小型物理地址：相对于32bit的IP地址来说，具有较短的物理地址长度。大型物理地址：相对于32bit的IP地址来说，具有较长的物理地址长度。例如以太网的48bit物理地址。,4,4.1地址解析协议（ARP）（续）,所谓静态映射，就是手工创建IP地址与物理地址的映射关系，建立映射表。但静态映射具有一定的局限性：当一台主机更换了网络接口卡（NIC），也就改变了该主机的物理地址。在某些局域网中，如LocalTalk，每当计算机加电时，它的物理地址就改变一次。当主机从一个物理网络移动到另一个物理网络时，虽然主机的物理地址没有改变，但改变了主机的IP地址。,5,4.1地址解析协议（ARP）（续）,在动态映射中，每当及其知道两个地址中的一个（逻辑地址或物理地址）时，就可使用协议把另一个地址找出来。已设计出两个协议来完成动态映射：地址解析协议（ARP）和逆地址解析协议（RARP）,ARP,RARP,逻辑地址,物理地址,物理地址,逻辑地址,6,4.1ARP工作原理,例：在同一个物理网络(以太网)上的主机A和B主机A需要查询IP地址为168.69.11.20的主机B的物理地址。因为主机A不知道主机B的物理地址，查询就在网络上广播，查询的内容组成ARP请求分组。主机B单播发送ARP应答分组.,7,8,使用ARP的四种情况,9,5.1.3ARP分组格式,10,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,使用高速缓存后ARP请求实现流程,12,改进后的ARP应答实现流程,13,ARP的改进（续）,使用高速缓存超时计时器的优势与缺陷：优势：1、一台主机或路由器能够确定自己ARP缓存中的信息何时应该重新生效，与其他主机无关。2、发送站不需要通过成功的与接收站或第三方通信来确定绑定已无效，如果目的站不响应ARP请求，发送站就认为目的站已下线。缺陷：如果计时器的间隔是n秒，发送站直到n秒后才能检测到接收站已下线或出现了故障。在这段时间内，发送站可能已经发送了大量的分组，但这些分组都没有被接收站接收。,14,5.1.4代理ARP,图给出了两个物理网络通过代理ARP连接的例子。,15,ARP软件包,ARP软件包由以下五个构件组成：1.高速缓存表2.队列3.输出模块4.输入模块5.高速缓存控制模块,16,输出模块工作过程,1.睡眠，直到从IP软件收到IP分组。2.检查高速缓存表，寻找对应于这个IP分组的终点的项目。3.若（找到）1）若（状态是RESOLVED）1.从该项目中提取硬件地址值2.把分组连同硬件地址一起发送到数据链路层3.返回2）若（状态是PENDING）1.把分组放入相应的队列2.返回4.若（未找到）1）创建一个高速缓存项目，状态置为PENDING且置ATTEMPTS为12）创建一个队列3）把分组放入队列4）发送ARP请求5.返回,17,输入模块工作过程,1.睡眠，直到ARP分组（请求或回答）到达。2.检查高速缓存表，寻找对应于这个ARP分组的项目。3.若（找到）1）更新这个项目2）若（状态是PENDING）1.当队列非空1）把一个分组从队列中取出2）把分组连同硬件地址一起发送给数据链路层。4.若（未找到）1）创建一个项目2）把这个项目添加到表中5.若（分组是请求）1）发送ARP回答6.返回,18,高速缓存控制模块工作过程,1.睡眠，直到计时器到时间。2.对高速缓存表中的每一个项目1）若（状态为FREE），继续2）若（状态是PENDING）1.把尝试值加12.若（尝试大于最大值）1.把状态改变为FREE2.撤销相应的队列3.否则，发送ARP请求4.继续3）若（状态为RESOLVED）1.把超时字段的值减去已经过的时间2.把（超时字段的值小于或等于零）1.把状态改变为FREE2.撤销相应的队列3.返回,19,举例,原始高速缓存表,20,例2：ARP输出模块收到一个IP数据报（从IP层），其目的地址为114.5.7.89。问，若发送分组到这台主机，那么使用的硬件地址是什么？例3：20s以后，ARP输出模块收到IP数据报（从IP层），其目的地址为116.1.7.22，那么此时的高速缓存表变成什么样？答案,21,已更新的高速缓存表,22,例4：15s以后，ARP输入模块收到ARP分组，其目的协议（IP）地址为188.11.8.71，而对应的硬件地址为E34573242ACA，那么此时的高速缓存表变成什么样？答案,23,已更新的高速缓存表,24,例5：25s以后，高速缓存模块更新每一个项目，对于状态为R的项超时计时器减少相应的时间，对于状态为P的项尝试字段增加1，而尝试字段最大值是5，则此时的高速缓存表的状态？答案,25,已更新的高速缓存表,26,4.2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。,27,RARP请求分组广播发送,28,RARP应答分组单播发送,29,RARP分组格式,30,4.2RARP服务器,RARP提供从物理地址到逻辑地址的映射。这种映射存储为一个磁盘文件。服务器通常是在应用层实现的，而服务器使用的文件也是在这一层进行存取。RARP服务器则是在数据链路层实现的。要存取文件，RARP需要底层操作系统的帮助。RARP服务器的另一个问题就是这个服务器有时会停机。要向无盘计算机发送RARP回答，管理员通常要安装不止一个RARP服务器。但是当所有的RARP服务器都工作，那么好几个RARP回答将会在同一个时间在网络上传送，这就产生很大的通信量。,31,4.2BOOTP协议,引导程序协议BOOTP（BOOTstrapProtocol）是一种为了将以下4种信息提供给无盘计算机或第一次启动的计算机的协议。这个计算机的IP地址这个计算机的子网掩码一个路由器的IP地址（网关的IP地址）一个名称服务器的IP地址,32,本章小结,把分组交付给主机或路由器需要两级地址：逻辑地址和物理地址。逻辑地址在网络级标志主机或路由器。TCP/IP称这种逻辑地址为IP地址物理地址在物理级标志主机或路由器。逻辑地址到物理地址的映射可以是静态的或动态的静态映射要使用逻辑地址与物理地址的对应表，维护这种表需要很大的开销。地址解析协议（ARP）是一种动态映射方法，在给出逻辑地址时可找出对应的物理地址,33,本章小结（续）,ARP请求用广播发送给网络上所有设备ARP回答用单播发送给请求映射的主机使用代理ARP时，一个路由器代表一组主机。当ARP请求寻找该组中的任何一个主机时，这个路由器就发送自己的物理地址。这就产生了划分子网的效果。逆地址解析协议（RARP）是一种动态映射方法，把给定的物理地址和逻辑地址关联起来。BOOT