3.ip数据报和icmparp.ppt

,网络层协议,IP,ICMP,ARP,朱敏,温州职业技术学院计算机系,j05030504,本课主要内容,IP数据报的格式及主要字段的功能,IP数据报的分片与重组,源路由、记录路由及时间戳选项,ICMP的主要功能,实践内容,剖析ping命令,使用ping命令及其选项,本课主要内容,(,续,),为什么要使用,ARP,ARP,的基本原理,ARP,的改进技术,实践内容,显示主机的,ARP,表,添加和删除,ARP,表项,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,Physical,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,物理层,OSI/RM,数据传输过程,.,OSI,中数据流动过程,IP,数据报的格式,IP,数据报包含报头区和数据区两部份,数据区：高层传输的数据,报头区：为了正确传输高层数据而增加的控制信息,报头中各主要字段的功能（,1,）,版本与协议类型,版本：数据报对应的,IP,协议版本号（目前使用的,IP,协议版本号为,4,）,协议类型：数据报数据区数据的高级协议类型（如,TCP,）,长度,报头长度：报头区的长度（以,32bit,双字为单位）,总长度：整个,IP,数据报的长度（以,8bit,字节为单位）,服务类型,转发过程中对该数据报的处理方式,报头中各主要字段的功能（,1,）,生存周期,IP,数据报在互联网中的存活时间（避免死循环）,头部校验和,保证,IP,数据报报头的完整性,地址,源,IP,地址：数据报的发送者,目的,IP,地址：数据报的接收者,IP,封装,IP,数据报在各个物理网络中需要重新封装,MTU,MTU,：网络规定的一个帧最多能够携带的数据量,IP,数据报的长度只有小于或等于网络的,MTU,，才能在这个网络传输,与路由器连接的各个网络的,MTU,可能不同,分片,分片：,IP,数据报的尺寸大于将发往网络的,MTU,值时，路由器将,IP,数据报分成若干较小的部分的过程,每个分片由报头区和数据取两部分构成,每个分片经过,独立的,路由选择等处理过程，最终到达目的主机,重组,重组：在接收到所有分片的基础上，主机对分片进行重新组装的过程,目的主机进行重组,减少了中间路由器的计算量,路由器可以为每个分片独立选路,路由器不需要对分片进行重组，也不可能对分片进行重组,分片控制（不讲）,标识,源主机赋予,IP,数据报的标识符,该域需要复制到新分片的报头中,目的主机利用此域和目的地址判断分片属于哪个数据报,标志,标识是否已经分片，是否是最后一个分片,片偏移,本片数据在初始,IP,数据报数据区的位置,偏移量以,8,个字节为单位,IP,数据报选项（不讲）,功能：主要用于控制和测试,用户可以使用也可以不使用,IP,选项。但所有实现,IP,协议的设备必须能处理,IP,选项,IP,数据报选项由选项码、长度和选项数据三部分组成,源路由选项（不讲）,源路由：,IP,数据报穿越互联网所经过的路径是由源主机指定的,应用场合：测试某特定网络的吞吐率、使数据报绕开出错网络等,源路由选项分为,严格源路由选项：规定,IP,数据报要经过路径上的每一个路由器,松散源路由选项：只给出,IP,数据报必须经过的一些“要点”,记录路由选项（不讲）,记录路由：记录下,IP,数据报从源主机到目的主机所经过路径上各个路由器的,IP,地址,应用场合,查看,IP,数据报传输过程中所经过的路径,测试路由器的路由配置是否正确,时间戳选项（不讲）,时间戳：记录,IP,数据报经过每一路由器时的当地时间,应用场合：分析网络吞吐率、拥塞情况、负载情况等,差错与控制报文,IP,互联网利用,ICMP,传输控制报文和差错报文,ICMP,报文的封装：封装在,IP,数据报中,ICMP,差错控制,ICMP,的基本功能之一是提供差错报告,ICMP,协议不严格规定对出现的差错采取的处理方式,ICMP,差错报告都是采用路由器到源主机的模式,IP,数据报本身只包含源主机地址和目的主机地址，错误报告给目的主机没有意义（有时也不可能）,路由器独立选路，发现错误的路由器不知道该数据报经过的路径，无法将错误通知相应路由器,ICMP,差错报文的主要特点,ICMP,差错报告作为一般数据传输，不享受特别优先权和可靠性,ICMP,差错报告数据中除包含故障,IP,数据报报头外，还包含故障,IP,数据报数据区的前,64bit,数据,ICMP,差错报告是伴随着抛弃出错,IP,数据报而产生的,ICMP,主要差错报告类型,目的地不可达报告,网络不可达、主机不可达、协议和端口不可达等,超时报告,参数出错报告,ICMP,控制报文,拥塞控制与源抑制报文,路由控制与重定向报文,ICMP,请求,/,应答报文对,拥塞控制与源抑制报文（,1,）,拥塞,什么是拥塞？路由器被大量涌入的,IP,数据报“淹没”的现象,拥塞产生的原因,路由器的处理速度太慢，不能完成数据报排队等日常工作,路由器传入数据速率大于传出数据速率。,拥塞控制：源站抑制,利用,ICMP,源抑制报文抑制源主机发送数据报的速率,拥塞控制与源抑制报文（,2,）,发送源站抑制报文策略,路由器的某输出队列溢出后，抛弃新来的数据报，发送,ICMP,源抑制报文,为路由器的输出队列设置阈值，超过域值后抛弃新来的数据报，发送,ICMP,源抑制报文,有选择地抑制,IP,数据报发送率较高的源主机,接收源站抑制报文,收到源抑制报文后，源主机可以降低发送,IP,数据报的速率,注意：拥塞解除后路由器不主动通知源主机,路由控制与重定向报文,ICMP,重定向机制,主机在启动时具有一定的路由信息，但不一定是最优的,路由器检测到,IP,数据报经非优路由传输，就通知主机去往该目的地的最优路径,功能：保证主机拥有动态的、既小且优的路由表,ICMP,重定向机制只能在同一网络的路由器与主机之间使用,ICMP,请求,/,应答报文对,回应请求与应答,测试目的主机或路由器的可达性,时戳请求与应答,获取其他设备的当前时间,掩码请求与应答,从路由器获取本网的子网掩码,回应请求与应答,机理,请求者向特定目的,IP,地址发送包含任选数据区的回应请求报文,目的主机或路由器收到，响应回应应答报文（包含请求报文中任选数据的拷贝）,请求者成功收到应答则说明,目的主机（或路由器）可以到达,源主机与目的主机（或路由器）的,ICMP,软件和,IP,软件工作正常,回应请求与应答,ICMP,报文经过的中间路由器的路由选择功能正常,实践：,ping,命令剖析与使用,功能：测试网络的连通性和可达性,工作机理：回应请求,/,应答,ICMP,报文对的具体实现,Unix,、,Linux,、,Windows,等网络操作系统都支持,ping,命令,不同网络操作系统对,ping,命令的实现稍有不同,Windows 2000,的,ping,命令形式,ping-t-a-n count-l size-f-i TTL-v TOS-r count-s count-j host-list|-k host-list-w timeout,目的,IP,地址,连续发送,ping,探测报文,自选数据长度的,ping,探测报文,不允许对,ping,探测报分片,修改“,ping”,命令的请求超时时间,ping,对目的地不可达的屏幕响应,目的网络不可达（,Destination net unreachable,）,没有到目的地的路由,原因：通常是“,Reply from”,中列出的路由器路由错误造成的,请求超时（,Request timed out,）,在指定的超时时间内没有对探测报文作出响应,原因：路由器关闭、目标主机关闭、没有路由返回到主机或响应的等待时间大于指定的超时时间等,ARP,协议,为什么要进行,IP,地址到物理地址的映射？,IP,地址屏蔽物理网络地址的差异，为上层用户提供“统一”的地址形式,互联网不对物理地址做任何修改,高层软件利用,IP,地址指定源地址和目的地址,低层物理网络利用物理地址指定源地址和目的地址,IP,地址映射到物理地址的实现方法,物理网络可以根据自身的特点选择适合的实现方法,静态表格、直接映射、动态映射等,以太网采用的方法,地址解析协议,ARP,ARP,充分利用以太网的广播能力,ARP,协议的基本思想,ARP,缓冲区：被解析过的,ARP,条目的寿命都是有限的。在工作站,PC,的,Windows,环境中，,ARP,条目的寿命是,2,分钟，在大部分,Cisco,交换机中，该值是,5,分钟。,地址实例解析,源主机与目的主机在同一子网中,假设一台,IP,地址为,196.168.27.20,的主机，希望向位于同一子网中,IP,地址为,196.168.27.22,的主机发送,IP,数据报,。,源主机与目的主机不在同一子网中,实践：,arp,命令的使用,arp,命令的功能,查看、添加和删除高速缓存区中的,ARP,表项,Windows 2000 ARP,高速缓冲区,包含动态和静态表项,动态表项：随时间推移自动添加和删除,静态表项：一直存在，直到人为删除或重新启动,动态表项的计时器：潜在生命周期,10,分钟,显示高速,cache,中的,ARP,表,添加,ARP,静态表项,删除,ARP,表项,