09 互联层协议.ppt

计算机网络教案 知 识 回 顾 1、IP地址分为哪几类？ 2、子网划分方法有哪些? 3、一主机IP地址为192.168.5.121,子网掩码为255.255.255.248,请计算该主机的网络号、子网号和主机号是多少? 第9讲 互联层协议 教学内容： 1、理解IP、ICMP、ARP协议的工作原理； 2、了解IP、ICMP数据报格式，能够借助协议分析器进行简单的协议分析。 教学重点： 理解IP、ICMP、ARP协议的工作原理。 教学难点： 了解IP、ICMP数据报格式，能够借助协议分析器进行简单的协议分析。 1 互联层简介 TCP/IP 体系结构中的互联层负责选择合适的点到点路由将源主机的报文分组发送到目的主机（路由选择），以及传输过程的差错控制与流量控制。 互联层在IP、ICMP、ARP(RARP)、IGMP等协议的协同工作下完成上述功能。 ARP协议 以太网的每台主机都维护一个ip地址到mac地址的转换表。 如果不知道目的主机的mac地址,就以广播的方式询问所有的主机,目标主机在应答包中携带自身的ip地址和mac地址信息。问询的主机从应答包中解析出目标主机的ip地址和mac地址信息，并添加到自己的地址转换表中。 上述过程称为地址解析，完成这一功能的协议就是地址解析协议 (Address Resolution Protocol，ARP)，主机中的ip地址与mac地址的转换表就称为ARP表。 ARP工作原理 ARP的改进 (1)高速缓存技术 ·主机使用cache保存已知的ARP表项； ·主机获得其他IP地址与物理地址映射关系后将其存入该cache； ·发送时先检索cache，若找不到再利用ARP解析； ·利用计时器保证cache中ARP表项的新鲜性（2分钟）。 (2)其他改进技术 ·目的主机收到ARP请求后,将源主机的IP地址与物理地址的映射关系存入自己cache中； ·ARP请求和应答是广播发送的，其它所有主机都会收到请求和应答,它们也将源主机和目的主机的IP地址与物理地址的映射关系存入各自的cache； ·主机启动时主动广播自己的IP地址与物理地址的映射关系。 改进的ARP ARP应用举例 Windows的arp命令可以查看、添加和删除高速缓存区中的ARP表项。 ·显示主机cache中的ARP表项 arp -a ·添加ARP静态表项 arp -s 157.55.85.212 00-aa-00-62-c6-09 ·删除ARP表项 arp -d 157.55.85.212 3 IP协议 网际互连协议（Internet Protocol，IP）是为了进行多种计算机网络的互连而制定的开放性网络协议。 当前Internet运行的是IPv4协议，采用32位地址长度，约有43亿个地址。新的IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供IP地址，数据包可远超64k字节，能够获得更快、更可靠的数据传输。 IP数据报格式 IP数据报分为报头区和数据区两部分，报头区主要是为了正确传输高层数据而增加的控制信息，数据区为高层需要传输的数据。 IP数据报的字段 ·版本：4位，该IP数据报使用的IP协议版本号，4代表IPv4。 ·报头长度：4位，标识该IP数据报报头区的长度，单位为4字节。 ·服务类型：8位，转发数据报过程中对该数据报的处理方式。 ·总长度：16位，该IP数据报的报头区与数据区长度之和，单位为字节。 ·标识：16位，用于唯一地标识每个IP数据报。 IP数据报的字段 ·标志：3位，第0位保留，必须为0；第1位为分段标志，为0时表示该数据报可以分段，为1时不可分段；第2位为尾段标志，为0时表示该段是原数据报的最后一段，值为1时表示后面还有其他分段，除了最后一个分段外，其余分段的第2位均设置为1。 当网络设备要发送的数据报长度大于所在网络的最大传输单元MTU，并且标志位的第1位设置为不能分段（0）时，网络设备将丢弃该数据报，并向数据报源地址返回一个出错ICMP报文。 IP数据报的尺寸大于发往网络的MT