Для чего используется протокол icmp протокол arp
Что такое ARP? Объясняем на пальцах
Powered by модель OSI
ARP-протокол
Многие называют его протоколом «2,5 уровня»: ARP должен работать поверх уровня ethernet (это условие выполняется), но поверх ARP должен работать хотя бы один протокол сетевого уровня. Однако в ARP не инкапсулируется ни один из протоколов третьего уровня модели OSI. Таким образом получается подобие уровня 2.5, что-то среднее между канальным и сетевым.
Что за ARP-таблица?
Здесь можно обратить внимание на широковещательный адрес ( broadcast ). Поле «адрес назначения Ethernet» заполняется единицами ( ff:ff:ff:ff:ff:ff ). Коммутатор, получив такой широковещательный фрейм, отправляет его всем компьютерам сети, как бы обращаясь ко всем с вопросом: «если Вы владелец этого ip адреса (ip адреса назначения), пожалуйста сообщите мне Ваш mac адрес».
Как это работает?
Один из хостов, которые получили этот широковещательный пакет, видит, что IP-адрес принадлежит ему. И в ответ шлет свой MAC-адрес. Соответственно запись связки IP-MAC заносится в ARP-таблицу. В следующий раз, понятное дело, это операция (для конкретного устройства с этим IP) уже не понадобится.
Наглядно:
Итак. у нас есть два ПК1 и ПК2. Придумаем им IP и MAC-адрес
Давайте из ПК1 запустим команду Ping
ping 192.168.1.2
Pinging 192.168.1.2 with 32 bytes of data:
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time=15ms TTL=57
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time=15ms TTL=57
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time=14ms TTL=57
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time=17ms TTL=57
Ping statistics for 192.168.1.2:
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
Minimum = 14ms, Maximum = 17ms, Average = 15ms
Это очень краткое и поверхностное изложение протокола ARP — далеко не все аспекты работы лежат на поверхности. Дальше — самостоятельная работа. Stay Tuned!
Протоколы ARP, RARP, ICMP: принцип работы, назначение
Если компьютер контактирует с другим аналогичным устройством в той же сети, требуется физический или MAC-адрес. Но поскольку приложение предоставило IP-адрес получателя, ему нужен какой-то механизм для его привязки с MAC-адресом. Это делается по протоколу разрешения адресов (ARP). IP-адрес узла назначения является широковещательным, а узел-получатель сообщает источник его MAC-адреса.
Это значит, что в каждом случае, когда машина A намерена передать пакеты данных устройству B, она вынуждена отправить ARP-пакет для разрешения MAC-адреса B. Следовательно, это слишком сильно увеличивает нагрузку на трафик, поэтому для снижения стоимости связи, компьютеры, которые используют протоколы ARP, сохраняют кеш недавно приобретенных привязок адресов IP_to_MAC, т. е. они не должны повторно использовать этот протокол.
Современный вид
Сегодня используются несколько усовершенствований протокола ARP и его назначения. Так, когда машина A хочет отправить пакеты устройству B, возможно, что B отправит данные для A в скором времени. По этой причине, чтобы избежать ARP для машины B, A должна выполнить привязку адреса IP_to_MAC при запросе MAC-адреса B в специальном пакете.
Поскольку A направляет свой изначальный запрос для MAC-адреса B, каждый компьютер в сети должен извлекать и хранить в своем кеше привязку адреса IP_to_MAC A. Когда в сети появляется новый компьютер (например, при перезагрузке операционной системы), он может транслировать эту привязку, чтобы все остальные машины могли хранить его в своих кешах. Это позволит устранить множество ARP-пакетов всеми другими машинами, когда они хотят общаться с добавленным устройством.
Вариации ARP-протокола
Рассмотрим сценарий, при котором компьютер делает попытку связаться с какой-либо удаленной машиной с помощью программы PING при том, что ранее не было обмена IP-дейтаграммами между этими устройствами, и ARP-пакет должен быть отправлен для идентификации MAC-адреса удаленного компьютера.
Взаимосвязь с другими протоколами
Как только вы поймете, для чего нужен протокол ARP, следует рассмотреть его взаимодействие с другими элементами сети.
Механизм в деталях
И машина, выдающая запрос, и сервер, на него отвечающий, использует физические сетевые адреса в процессе их короткой связи. Обычно запрашивающий компьютер не знает его. Таким образом, запрос передается всем машинам в сети. Теперь запросчик должен идентифицировать себя уникально для сервера. Для этого можно использовать либо серийный номер процессора, либо физический сетевой адрес устройства. При этом использование второго в качестве уникального идентификатора обладает двумя преимуществами:
Как и сообщение протокола ARP, запрос RARP отправляется с одного компьютера на другой, инкапсулированный в части данных сетевого кадра. Рамка Ethernet, содержащая его, имеет обычную преамбулу, Ethernet-источник и адреса назначения, а также поля типа пакета перед кадром. Кадр кодирует значение 8035, чтобы идентифицировать его содержимое как сообщение RARP. Часть данных кадра включает в себя 28-октетное сообщение.
Отправитель отправляет запрос RARP, который указывает себя как инициатор запроса и целевую машину, и передает свой физический сетевой адрес в поле целевого аппаратного адреса. Все устройства в сети получают запрос, но только те из них, кто уполномочен предоставлять RARP, обрабатывают запрос и отправляют ответ. Такие машины известны неофициально как серверы данного протокола. Для успешной реализации протоколов ARP/RARP сеть должна содержать как минимум один такой сервер.
Они отвечают на запрос, заполняя поле адреса целевого протокола, изменяя тип сообщения от запроса до ответа и отправляя ответ прямо на машину, отправляющую запрос.
Синхронизация транзакций RARP
Поскольку RARP напрямую использует физическую сеть, никакое иное программное обеспечение протокола не должно откликаться на запрос или повторно передавать его. ПО RARP должно выполнять эти задачи. Некоторые рабочие станции, полагающиеся на такой протокол для загрузки, предпочитают повторять попытку до бесконечности, пока не получат ответ. Иные реализации объявляют об отказе после нескольких попыток предотвратить наполнение сети ненужной трансляцией.
Преимущества Mulitple RARP Servers: большая надежность.
Недостаток: перегрузка может возникнуть, когда все серверы ответят.
Таким образом, чтобы избежать недостатков, можно использовать первичный и вторичный серверы. Каждому компьютеру, который запрашивает запрос RARP, назначается первичный сервер. Обычно он отвечает на все позывы, но если он терпит неудачу, тогда запросчик может взять тайм-аут и выполнить ретрансляцию запроса. Если второй сервер получает вторую копию запроса в течение короткого времени первого, он отвечает. Но все же может возникнуть проблема, при которой по умолчанию реагируют все вторичные серверы, тем самым перегружая сеть. Таким образом, проблема состоит в том, чтобы избежать одновременной передачи ответов с обоих серверов. Каждый вторичный сервер, который принимает запрос, вычисляет случайную задержку и затем отправляет ответ.
Недостатки RARP
Поскольку он работает на низком уровне, он требует прямых адресов в сети, что затрудняет работу приложений для создания сервера. Он не полностью использует возможности такой сети, как ethernet, которая применяется для отправки минимального пакета. Поскольку ответ с сервера содержит только одну небольшую часть информации, 32-разрядный интернет-адрес RARP формально описан в RFC903.
ICMP-протокол
В этом протоколе зашифрован механизм, который шлюзы и хосты используют для обмена информацией об управлении или ошибкой. Интернет-протокол обеспечивает надежную службу передачи данных без установления соединения, датаграмма перемещается от шлюза к шлюзу, пока не достигнет того, которое может доставить его непосредственно до конечного пункта назначения.
Если шлюз не может маршрутизировать или доставлять дейтаграмму, или если он обнаруживает необычное условие, такое как перегрузка сети, что влияет на его способность перенаправлять дейтаграмму, ему необходимо дать указание исходному источнику принять меры, чтобы избежать или устранить проблему.
Связующее звено
Протокол управления интернет-протоколом позволяет шлюзам отправлять сообщения об ошибках или управлять сообщениями на другие шлюзы или хосты. ICMP предоставляет связь между программным обеспечением протокола Интернета между компьютерами. Это механизм сообщений так называемого специального назначения, добавленный разработчиками к протоколам TCP/IP. Это позволяет шлюзам в Интернете информировать об ошибках либо направлять информацию о непредвиденных обстоятельствах.
Сам протокол IP не содержит ничего, чтобы помочь подключиться к тестированию отправителя или узнать о сбоях. Отчеты об ошибках и их исправлении сообщаются посредством ICMP только в отношении исходного источника. Он должен связывать ошибки с отдельными прикладными программами и предпринимать действия для устранения проблем. Таким образом, он предоставляет возможность для шлюза сообщать об ошибке. При этом он не полностью определяет действие, которое необходимо предпринять для исправления неполадок.
ICMP ограничивается в связи с исходным источником, но не с промежуточными ICMP-сообщениями. Они отправляются через Интернет в части данных дейтаграммы IP, которая сама перемещается по сети. Именно поэтому они тесно взаимосвязаны с ARP-протоколом. ICMP-сообщения маршрутизируются точно так же, как датаграммы, содержащие информацию для пользователей, не имея при этом дополнительной надежности или приоритета.
Исключение присутствует для процедур обработки ошибок, когда IP-датаграмма, несущая сообщения ICMP, не генерируется для ошибок, которые возникают из дейтаграмм, содержащих сообщения о неполадках.
Формат сообщения ICMP
Оно насчитывает в себе три поля:
Кроме того, сообщения ICMP, информирующие об ошибках, во всех случаях включают в себя заголовок и начальные 64 бита данных дейтаграммы, вызывающих проблему.
Запросы и ответы
Протоколы TCP/IP предоставляют средства, помогающие сетевым менеджерам или пользователям идентифицировать сетевые проблемы. Один из чаще всего используемых инструментов отладки делает вызовы эхо-запроса ICMP и сообщения эхо-ответа. Хост или шлюз отправляет сообщение к определенному пункту назначения.
Любой компьютер, который принимает эхо-запрос, создает ответ, и возвращает его исходному отправителю. Запрос включает в себя необязательную область направляемых данных. Ответ имеет в себе копию данных, отправленных в запросе. Эхо-запрос и отклик, связанный с ним, могут применяться для проверки доступности достижимой цели и отклика.
Поскольку как запрос, так и ответ направляются в IP-датаграммах, успешное его получение подтверждает, что система исправно работает. Для этого должны быть соблюдены следующие условия:
Как это работает?
Работа протоколов ARP и ICMP тесно связана. Всякий раз, когда ошибка предотвращает маршрутизацию или доставку шлюзу датаграммы, он отправляет сообщение о недоступности адресата обратно в исходный код, а затем удаляет датаграмму. Неисправляемые неполадки в сети обычно подразумевают сбои в передаче данных. Поскольку сообщение включает в себя короткий префикс дейтаграммы, вызывавшей проблему, источник точно знает, какой из адресов недоступен. Направление может быть недоступно, поскольку аппаратное обеспечение временно не работает, отправитель сообщил несуществующий адрес назначения или потому, что шлюз не имеет маршрута к целевой сети.
Несмотря на то, что шлюзы отправляют не доходящие сообщения по назначению, если они не могут маршрутизировать или доставлять датаграммы, не все такие ошибки могут быть обнаружены. Если дейтаграмма содержит параметр исходного маршрута с неправильными данными, она может инициировать сообщение об ошибке маршрута источника.
Русские Блоги
Подробный протокол TCP / IP: IP, ARP, RARP, ICMP, IGMP
оглавление()
Формат заголовка IP-дейтаграммы:
Самый старший бит находится слева, записывается как 0 бит; младший бит справа, записывается как 31 бит
версия:
Длина головы:
Занимает 4 бита, максимальное значение, которое может быть представлено, составляет 15 единиц (одна единица составляет 4 байта), поэтому максимальная длина IP-заголовка составляет 60 байтов.
Дифференцированные услуги:
Оно занимает 8 бит и используется для улучшения обслуживания. В старом стандарте оно называется типом обслуживания, но фактически не использовалось. В 1998 году это поле было переименовано в дифференцированное обслуживание. Только при использовании дифференцированного обслуживания (DiffServ) это поле Только работает. Обычно это поле не используется.
Общая длина:
Он занимает 16 бит и относится к длине суммы заголовка и данных в байтах, поэтому максимальная длина дейтаграммы составляет 65535 байт. Общая длина не должна превышать максимальный MTU единицы передачи.
Логотип:
Занимая 16 бит, это счетчик, используемый для генерации идентификации дейтаграммы.
Флаг (флаг):
Занять 3, в настоящее время значимы только первые два
Штучное смещение:
Он занимает 12 бит, что относится к относительному положению более длинного пакета в исходном пакете после фрагментации. Смещение фрагмента основано на 8 байтах в качестве единицы смещения.
Время выживания:
протокол:
Он занимает 8 битов, указывая, какой протокол используется для данных, переносимых в этой дейтаграмме, так что IP-уровень хоста назначения будет передавать часть данных, которой обрабатывается процесс,1 означает протокол ICMP, 2 означает протокол IGMP, 6 означает протокол TCP, 17 означает протокол UDP
Первая контрольная сумма:
Он занимает 16 бит, только заголовок дейтаграммы проверяется без проверки части данных. Здесь используется не код проверки CRC, а простой метод расчета
Исходный адрес и адрес назначения:
Каждый занимает 4 байта, отдельно записывая адрес источника и адрес назначения
Протокол разрешения адресов ARP
Протокол разрешения адресов, согласноайпи адресПолучитьФизический адрес。ХостПри отправке информации транслируйте ARP-запрос, содержащий целевой IP-адрес, на все хосты в сети и получите ответное сообщение, чтобы определить физический адрес цели; после получения ответного сообщения сохраните IP-адрес и физический адрес в локальном ARP-кеше. В середине и храниться в течение определенного периода времени кеш ARP будет напрямую опрошен в следующий раз для экономии ресурсов.
Тип оборудования: указывает тип аппаратного адреса. Его значение равно 1, что означает адрес Ethernet.
Тип протокола: указывает тип сопоставляемого адреса протокола. Его значение 0x0800, что означает IP-адрес.
Длина аппаратного адреса и длина адреса протокола: соответственно указывают длину аппаратного адреса и адреса протокола в байтах. Для запроса ARP или ответа IP-адреса в сети Ethernet их значения равны 6 и 4 соответственно.
OP: укажите четыре типа операций: запрос ARP (значение 1), ответ ARP (значение 2), запрос RARP (значение 3) и ответ RARP (значение 4).
Ethernet-адрес отправителя: 6 байтов, указывающих MAC-адрес отправителя
IP-адрес отправителя: занимает 4 байта, указывая IP-адрес отправителя.
Ethernet-адрес назначения: занимает 6 байтов, указывая физический MAC-адрес целевого устройства.
IP-адрес назначения: занимает 4 байта и представляет собой IP-адрес целевого устройства.
Рабочий процесс протокола ARP
1. Когда хост A отправляет IP-дейтаграмму хосту B в локальной сети, он сначала проверяет, есть ли IP-адрес хоста B в его таблице буферов ARP.
2. Если это так, вы можете узнать соответствующий ему аппаратный адрес, записать этот аппаратный адрес в MAC-кадр, а затем отправить пакет данных на хост назначения через Ethernet.
3. Если запись в таблице IP-адреса хоста B не может быть найдена. Возможно, хост B подключен к сети или хост A только что был включен. Таблица кеша все еще пуста. В этом случае хост A автоматически запускает ARP. Щелкните шаги, чтобы узнать аппаратный адрес хоста B.
(2) Все процессы ARP, запущенные на всех хостах в локальной сети, получают этот пакет запроса ARP.
(4) После того, как хост A получает ответный пакет ARP от хоста B, он записывает отображение IP-адреса хоста B на аппаратный адрес в своей таблице кэша ARP.
Описание:
ARP Каждый хост имеет кэш ARP, который содержит таблицу сопоставления IP-адреса каждого хоста и маршрутизатора в локальной сети с адресом оборудования.
эффект:
Узнай свой физический адрес по IP-адресу
заметка:
Четыре типичных ситуации:
Формат заголовка:
Описание:
Ссылка для справки:
Протокол обратного разрешения адресов RARP
определение:
Протокол обратного разрешения адресов RARP позволяет узлам, которые знают только свой собственный аппаратный адрес, знать свой IP-адрес.
использование:
Такие хосты часто являются бездисковыми рабочими станциями. Поэтому протокол RARP в настоящее время используется редко.
RARP и RAP:
Протокол управляющих сообщений Интернета ICMP
цель:
Для повышения шансов успешной доставки IP-дейтаграммы
заметка:
виды:
Формат сообщения:
Сообщения запроса и ответа по маске адреса ICMP
ICMP-запрос отметки времени и сообщения ответа
ICMP недоступный пакет
Формат сообщения эхо-запроса и эхо-ответа ICMP
Пакет тайм-аута ICMP
Сообщение о перенаправлении ICMP
Формат сообщения запроса маршрутизатора ICMP
Формат сообщения объявления маршрутизатора ICMP
Формат сообщения об ошибке подавления исходной станции ICMP
Тип ICMP:
Ситуации, когда сообщения об ошибках ICMP не должны отправляться:
Протокол управления интернет-группами IGMP
Формат сообщения:
эффект:
Это протокол, отвечающий за управление участниками многоадресной рассылки IP в наборе протоколов TCP / IP. Он используется для установления и поддержания членства в группе многоадресной рассылки между IP-хостом и маршрутизатором многоадресной рассылки, непосредственно примыкающим к нему.
Особенности:
Когда хост присоединяется к новой группе, он отправляет сообщение IGMP на адрес группы, чтобы объявить о своем членстве, а многоадресные маршрутизаторы и коммутаторы могут узнать членов группы. Используя информацию, полученную из IGMP, Маршрутизаторы и коммутаторы поддерживают список членов группы многоадресной рассылки на каждом интерфейсе.
Два этапа:
пакет данных:
IGMP использует дейтаграммы IP для доставки своих сообщений (то есть сообщения IGMP плюс заголовки IP образуют дейтаграммы IP), но также предоставляет услуги для IP.
конкретная мера:
Протоколы ARP, RARP, ICMP, IGMP
1. Протокол преобразования адресов ARP
1.1. Назначение протокола ARP. ARP-таблицы. Статические и динамические записи ARP-таблиц, ARP-кэш
4-байтовый IP-адрес задает менеджер сети с учетом положения машины в сети Интернет. Если машина перемещается в другую часть сети Интернет, то ее IP-адрес должен быть изменен. Преобразование IP-адресов в сетевые выполняется с помощью arp-таблицы. Каждая машина сети имеет отдельную ARP-таблицу для каждого своего сетевого адаптера. Не трудно видеть, что существует проблема отображения физического адреса (6 байт для Ethernet ) в пространство сетевых IP-адресов (4 байта) и наоборот.
ARP-таблица для преобразования адресов
Преобразование адресов выполняется путем поиска в таблице. Эта таблица, называемая ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит строки для каждого узла сети. В двух столбцах содержатся IP- и Ethernet-адреса. Если требуется преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется запись с соответствующим IP-адресом. Ниже приведен пример упрощенной ARP-таблицы.
08:00:39:00:2F:C3
08:00:5A:21:A7:22
08:00:10:99:AC:54
Табл.1. Пример ARP-таблицы
Принято все байты 4-байтного IP-адреса записывать десятичными числами, разделенными точками. При записи 6-байтного Ethernet-адреса каждый байт указывается в 16-ричной системе и отделяется двоеточием.
ARP Кэш
Эффективность функционирования ARP во многом зависит от ARP кэша (ARP cache ), который присутствует на каждом хосте. В кэше содержатся Internet адреса и соответствующие им аппаратные адреса. Стандартное время жизни каждой записи в кэше составляет 20 минут с момента создания записи.
1.2. Схема работы протокола ARP
ARP предоставляет динамическое сопоставление IP адресов и соответствующих аппаратных адресов. Мы используем термин динамическое, так как это происходит автоматически и обычно не зависит от используемых прикладных программ или воли системного администратора. Порядок преобразования адресов
Запросы и ответы протокола ARP
Как же заполняется ARP-таблица? Она заполняется автоматически модулем ARP, по мере необходимости. Когда с помощью существующей ARP-таблицы не удается преобразовать IP-адрес, то происходит следующее:
IP-адрес отправителя
Ethernet-адрес отправителя
Искомый IP-адрес
Искомый Ethernet-адрес
Табл.2. Пример ARP-запроса
Каждый модуль ARP проверяет поле искомого IP-адреса в полученном ARP-пакете и, если адрес совпадает с его собственным IP-адресом, то посылает ответ прямо по Ethernet-адресу отправителя запроса. ARP-ответ можно интерпретировать так: «Да, это мой IP-адрес, ему соответствует такой-то Ethernet-адрес». Пакет с ARP-ответом выглядит примерно так:
IP-адрес отправителя
Ethernet-адрес отправителя
Искомый IP-адрес
Искомый Ethernet-адрес
Табл.3. Пример ARP-ответа
Этот ответ получает машина, сделавшая ARP-запрос. Драйвер этой машины проверяет поле типа в Ethernet-кадре и передает ARP-пакет модулю ARP. Модуль ARP анализирует ARP-пакет и добавляет запись в свою ARP-таблицу.
Этот ответ получает машина, сделавшая ARP-запрос. Драйвер этой машины проверяет поле типа в Ethernet-кадре и передает ARP-пакет модулю ARP. Модуль ARP анализирует ARP-пакет и добавляет запись в свою ARP-таблицу.
Обновленная таблица выглядит следующим образом:
08:00:39:00:2F:C3
08:00:28:00:38:A9
08:00:5A:21:A7:22
08:00:10:99:AC:54
Табл.4. ARP-таблица после обработки ответа
Продолжение преобразования адресов
Новая запись в ARP-таблице появляется автоматически, спустя несколько миллисекунд после того, как она потребовалась. Как вы помните, ранее на шаге 2 исходящий IP-пакет был поставлен в очередь. Теперь с использованием обновленной ARP-таблицы выполняется преобразование IP адреса в Ethernet-адрес, после чего Ethernet-кадр передается по сети. Полностью порядок преобразования адресов выглядит так:
Короче говоря, если с помощью ARP-таблицы не удается сразу осуществить преобразование адресов, то IP-пакет ставится в очередь, а необходимая для преобразования информация получается с помощью запросов и ответов протокола ARP, после чего IP-пакет передается по назначению.
Если в сети нет машины с искомым IP-адресом, то ARP-ответа не будет и не будет записи в ARP-таблице. Протокол IP будет уничтожать IP-пакеты, направляемые по этому адресу. Протоколы верхнего уровня не могут отличить случай повреждения сети Ethernet от случая отсутствия машины с искомым IP-адресом.
Уполномоченный агент ARP
Рисунок 4.6 Пример уполномоченного ARP.
1.3. Формат пакета ARP
На рисунке показан формат ARP запроса и формат ARP отклика, в случае использования Ethernet и IP адресов. (ARP можно использовать в других сетей, при этом он способен устанавливать соответствие не только для IP адресов. Первые четыре поля, следующие за полем типа фрейма, указывают на типы и размеры заключительных четырех полей.)
Двухбайтовый тип фрейма ( frame type ) Ethernet указывает, данные какого типа, пойдут следом. Для ARP запроса или ARP отклика это поле содержит 0x0806.
Выражения аппаратный ( hardware ) и протокол ( protocol ) используются для описания полей в пакетах ARP. Например, ARP запрос запрашивает аппаратный адрес (в данном случае Ethernet адрес) соответствующий адресу протокола (в данном случае IP адрес).
Поле op указывает на тип операции: ARP запрос (значение устанавливается в 1), ARP отклик (2), RARP запрос (3) и RARP отклик (4). Это поле необходимо, так как поля типа фрейма ( frame type ) одинаковы для ARP запроса и ARP отклика.
Следующие четыре поля: аппаратный адрес отправителя ( Ethernet адрес в данном примере), адрес протокола (IP адрес), аппаратный адрес назначения и адрес протокола назначения. Обратите внимание, что в данном случае происходит некоторое дублирование информации: аппаратный адрес отправителя может быть получен как из Ethernet заголовка, так и из ARP запроса.
Для ARP запроса все поля заполнены, за исключением аппаратного адреса назначения. Когда система получает ARP запрос, который предназначается ей, она вставляет свой аппаратный адрес, меняет местами адреса источника и назначения, устанавливает поле op в значение 2 и отправляет отклик.
Еще одна разновидность протокола ARP служит для того, чтобы один и тот же сетевой префикс адреса можно было использовать для двух сетей. Этот протокол называется смешанным протоколом ARP ( proxy ). Предположим, мы имеем сеть из четырех ЭВМ (1-4; рис. 4.4.7.1), которую бы мы хотели соединить с другой сетью из четырех ЭВМ (5-8), причем так, чтобы машины взаимодействовали друг с другом так, будто они принадлежат одной сети. Решить эту проблему можно, соединив эти сети через маршрутизатор M, работающий в соответствии со смешанным протоколом ARP (функционально это IP-мост). Маршрутизатор знает, какая из машин принадлежит какой физической сети. Он перехватывает широковещательные ARP-запросы из сети 1, относящиеся к сети 2, и наоборот. Во всех случаях в качестве физического адреса маршрутизатор возвращает свой адрес. В дальнейшем, получая дейтограммы, он маршрутизирует их на физические адреса по их IP-адресам.
Рис. 4.4.7.1. Использование протокола proxy ARP
2. RARP.
2.1. Назначение протокола R ARP
Когда загружается система с локальным диском, она обычно получает свой IP адрес из конфигурационного файла, который считывается с диска. Однако для систем, не имеющих диска, таких как X терминалы или бездисковые рабочие станции, требуются другой способ определения собственного IP адреса.
Каждая система в сети имеет уникальный аппаратный адрес, который назначается производителем сетевого интерфейса (сетевой платы). Принцип работы RARP заключается в том, что бездисковая система может считать свой уникальный аппаратный адрес с интерфейсной платы и послать RARP запрос (широковещательный фрейм в сеть), где потребует кого-нибудь откликнуться и сообщить IP адрес (с помощью RARP отклика).
Протокол (и сервер) RARP обеспечивает определение IP адреса по MAC адресу (например, при загрузке устройства, не имеющего возможности хранить свой собственный IP адрес), т.е. Выполняет функции обратные протоколу ARP. Уникальный MAC адрес обеспечивается изготовителем устройства.
RARP используется большинством бездисковых систем при загрузке, для получения свох IP адресов. Формат пакета RARP практически идентичен пакету ARP. Запрос RARP широковещательный, в нем содержится аппаратный адрес отправителя, при этом он спрашивает кого-либо послать ему его IP адрес. Отклик обычно персональный.
Проблемы с RARP заключаются в том, что он использует широковещательные запросы на канальном уровне, поэтому большинство маршрутизаторов не могут перенаправлять RARP запросы; а также в том, что передается минимум необходимой информации: только IP адрес системы. В главе 16 мы увидим, что BOOTP сообщает значительно больше информации необходимой при загрузке бездисковых систем: IP адрес, имя хоста, с которого происходит загрузка, и так далее.
Несмотря на то что концепция RARP довольно проста, реализация RARP сервера зависит от системы. Также надо отметить, что не все TCP/IP реализации предоставляют RARP сервер.
2.2. Формат RARP-сообщения
Единственное отличие заключается в том, что поле тип фрейма ( frame type ) для запроса или отклика RARP установлено в 0x8035, а поле op имеет значение 3 для RARP запроса и значение 4 для RARP отклика.
RARP запрос является широковещательным, а RARP отклик обычно персональный.
3. Протокол ICMP.
3.1. Назначение протокола ICMP
ICMP-сообщения обычно автоматически отправляются в следующих случаях.
IP-датаграмма не может попасть к узлу назначения.
IP-маршрутизатор (шлюз) не может перенаправлять датаграммы с текущей скоростью передачи.
IP-маршрутизатор перенаправляет узел-отправитель на другой, более выгодный маршрут к узлу назначения.
Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP ( Internet Control Message Protocol ) позволяет маршрутизатору сообщить конечному узлу об ошибках, с которыми машрутизатор столкнулся при передаче какого-либо IP-пакета от данного конечного узла.
3.2. Формат ICMP-пакета
Существует несколько типов сообщений ICMP. Каждый тип сообщения имеет свой формат, при этом все они начинаются с общих трех полей: 8-битного целого числа, обозначающего тип сообщения (TYPE), 8-битного поля кода (CODE), который конкретизирует назначение сообщения, и 16-битного поля контрольной суммы (CHECKSUM). Кроме того, сообщение ICMP всегда содержит заголовок и первые 64 бита данных пакета IP, который вызвал ошибку. Это делается для того, чтобы узел-отправитель смог более точно проанализировать причину ошибки, так как все протоколы прикладного уровня стека TCP/IP содержат наиболее важную информацию для анализа в первых 64 битах своих сообщений.
Поле типа может иметь следующие значения:
Эхо-ответ ( Echo Replay )
Узел назначения недостижим ( Destination Unreachable )
Подавление источника ( Source Quench )
Перенаправление маршрута ( Redirect )
Эхо-запрос ( Echo Request )
Истечение времени дейтаграммы ( Time Exceeded for a Datagram )
Проблема с параметром пакета (Parameter Problem on a Datagram)
Запрос отметки времени ( Timestamp Request )
Ответ отметки времени ( Timestamp Replay )
Запрос маски (Address Mask Request)
Ответ маски (Address Mask Replay)
Как видно из используемых типов сообщений, протокол ICMP представляет собой некоторое объединение протоколов, решающих свои узкие задачи.
3.3. Утилита ping
Она отправляет запросы Echo-Request протокола ICMP указанному узлу сети и фиксирует поступающие ответы (ICMP Echo-Reply ). Время между отправкой запроса и получением ответа (RTT, от англ. Round Trip Time ) позволяет определять двусторонние задержки (RTT) по маршруту и частоту потери пакетов, то есть косвенно определять загруженности каналов передачи данных и промежуточных устройств.
Также пингом называется время, затраченное на передачу пакета информации в компьютерных сетях от клиента к серверу и обратно от сервера к клиенту, измеряется в миллисекундах. Время пинга связано со скоростью соединения и загруженностью каналов на всём протяжении от клиента к серверу.
3.4. Утилита traceroute
Принцип работы traceroute
Процесс повторяется до тех пор, пока при определённом значении TTL пакет не достигнет целевого узла. При получении ответа от этого узла процесс трассировки считается завершённым.
4. Протокол IGMP.
4.1. Назначение протокола IGMP
Рис. 4.4.9.1. Соотношение мультикастинговых MAC- и IP-адресов
При групповой адресации один и тот же пакет может быть доставлен заданной группе ЭВМ. Членство в этой группе может динамично меняться со временем. Любая ЭВМ может войти в группу и выйти из группы в любое время по своей инициативе. В то же время ЭВМ может быть членом большого числа таких групп. ЭВМ может посылать пакеты членам группы, не являясь им сама. Каждая группа имеет свой адрес класса D (рис. 4.4.9.2, см. также рис. 4.4.9.1).
Рис. 4.4.9.2. Формат группового адреса
Таблица 4.4.9.1. Коды мультикастинг-процессов
ЭВМ не может ни посылать, ни принимать данные