計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(4)——網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)協(xié)議
在路由算法中得到下一跳的IP地址后,并不是直接將該地址裝入數(shù)據(jù)報(bào)中,而是需要通過ARP協(xié)議將IP地址轉(zhuǎn)換成MAC地址,IP數(shù)據(jù)包將被封裝進(jìn)入MAC數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)鏈路層中進(jìn)行傳輸,將得到的MAC地址放入MAC幀的頭部中進(jìn)行傳輸,找到下一跳路由器。MAC幀的源地址和目的地址在路由器的每次尋址過程中都會(huì)發(fā)生變化,但是IP數(shù)據(jù)包的源IP以及目的IP是不變的。網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)MAC幀時(shí),源和目的不會(huì)發(fā)生改變。
路由器由于互聯(lián)了多個(gè)網(wǎng)絡(luò),不僅有多個(gè)IP地址,也有多個(gè)MAC地址。
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ARP地址解析協(xié)議,用于在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)將IP地址映射到MAC地址。首先訪問ARP高速緩存,如果存在對(duì)應(yīng)信息就直接獲取MAC地址;如果不存在,就在此局域網(wǎng)內(nèi)廣播ARP請(qǐng)求分組,同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的其他主機(jī)都會(huì)收到這個(gè)請(qǐng)求,知道此IP對(duì)應(yīng)的MAC地址的主機(jī)就會(huì)單播響應(yīng)返回信息。ARP知道IP地址信息,屬于是網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。對(duì)于不同網(wǎng)絡(luò)間的ARP協(xié)議則可以通過某個(gè)特定路由器,類似于BGP協(xié)議里面的發(fā)言人的角色,與外界網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行溝通交互。
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動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP,用于給主機(jī)動(dòng)態(tài)分配IP地址,而不用固定分配,屬于即插即用的原則,屬于應(yīng)用層協(xié)議,基于UDP無連接協(xié)議的??蛻舳?服務(wù)器模式,具體的過程如下:都是在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行廣播的。
1)?DHCP客戶機(jī)廣播“DHCP發(fā)現(xiàn)”消息,試圖找到網(wǎng)絡(luò)中的DHCP服務(wù)器,以便從DHCP
服務(wù)器獲得一個(gè)IP地址。源地址為0.0.0.0,目的地址為255.255.255.255。廣播發(fā)現(xiàn)報(bào)文, 找到DHCP服務(wù)器,不特指哪一個(gè)。
2) DHCP服務(wù)器收到“DHCP發(fā)現(xiàn)”消息后,廣播“DHCP提供”消息,其中包括提供給
DHCP客戶機(jī)的IP地址。源地址為DHCP服務(wù)器地址,目的地址為255.255.255.255。廣 播提供報(bào)文,會(huì)有若干個(gè)服務(wù)器進(jìn)行擬分配。
3) DHCP客戶機(jī)收到“DHCP提供”消息,如果接受該IP地址,那么就廣播“DHCP請(qǐng)求”
消息向DHCP服務(wù)器請(qǐng)求提供IP地址。源地址為0.0.0.0,目的地址為255.255.255.255。 廣播請(qǐng)求報(bào)文,客戶端一般會(huì)接受很多擬分配消息,按照先后順序選擇第一個(gè)服務(wù)器應(yīng) 答,其他的DHCP服務(wù)器就會(huì)取消分配。
4) DHCP服務(wù)器廣播“DHCP確認(rèn)”消息,將IP地址分配給DHCP客戶機(jī)。源地址為DHCP
服務(wù)器地址,目的地址為255.255.255.255,廣播DHCP分配報(bào)文,正式建立連接。
IP地址的分配時(shí)間應(yīng)該是臨時(shí)短暫的,不使用后就會(huì)迅速收回,租用時(shí)間由服務(wù)器來決定。
服務(wù)器與客戶端之間的通信是通過廣播的方式來進(jìn)行的,是因?yàn)殡p方此時(shí)還尚未建立連接,TCP協(xié)議無從談起,只能通過UDP協(xié)議來進(jìn)行交互。
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網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP,用于差錯(cuò)控制和詢問報(bào)文,ICMP報(bào)文封整體裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)段內(nèi)進(jìn)行發(fā)送,是屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。例如應(yīng)用層的Ping就是直接調(diào)用了網(wǎng)絡(luò)層的ICMP協(xié)議的回送請(qǐng)求和回答報(bào)文。
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IPV6從根本上解決了IPV4地址不夠用的問題,地址空間從32位擴(kuò)充到了128位。移除了首部的校驗(yàn)和字段,首部格式更加靈活。支持自動(dòng)化配置即插即用。只能在著基礎(chǔ)進(jìn)行分片操作,而不能在路由器上分片。身份驗(yàn)證和保密功能增大了安全性。與IPV4不兼容,但是與其他的因特網(wǎng)協(xié)議是兼容的。如果要與IPV4進(jìn)行通信的花,可以用雙棧協(xié)議,即在路由器上同時(shí)裝有兩個(gè)協(xié)議的工作棧,具有IPV4地址以及IPV6的地址,可以同時(shí)處理兩種地址的信息。隧道技術(shù)就是把IPV6的數(shù)據(jù)包完整的打包成IPV4數(shù)據(jù)包如同隧道一樣在IPV4網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。