ARP

如何根据网络层的 IP 地址得到数据链路层的 MAC 地址，这是 ARP 协议需要解决的问题。
无论网络层的 IP 路由怎么搞，数据始终是通过数据链路层进行传送的，每台主机都需要知道邻接机器的 MAC 地址。

ARP 是网络层的协议，分组封装在以太网帧中。ARP 协议是借助局域网广播来工作的。

ARP 的原理
每台主机都维护一个 IP-MAC 的缓存，叫做 ARP 表。

  • 如果主机需要向本地网络的其他主机发送信息，就根据目的主机的 IP 查询ARP 表，得到 MAC 地址后封装成数据链路层帧。
  • 如果不能在 ARP 表中查到目的主机 IP 和 MAC 的对应关系，就向局域网发送 ARP 广播；目的主机收到广播后，向当前主机发起单播的 ARP 响应。

如果主机需要向其他网络的主机发送信息，会将数据链路层帧发送给路由器。

从 IP 地址到 MAC 地址的转换是自动进行的，用户只需要知道目的 IP 地址即可。

路由器也需要通过 ARP 协议来获得邻接路由器的 MAC 地址。

ICMP

ICMP 用于让主机和路由器报告差错和异常情况

ICMP 是网络层的协议，ICMP 报文封装于 IP 数据报中

报文类型：

ICMP 报文种类 ICMP 报文的类型 作用
差错报告报文 终点不可达 路由器无法交付数据时
源点抑制 因拥塞而丢弃报文时；让源主机降低发送速率
时间超过 TTL 减小到 0
参数问题 IP 首部字段有问题
改变路由 有更好的路由
询问报文 (Echo) 回送请求 或 回送回答
(Timestamp) 时间戳请求 或 时间戳回答

不发送 ICMP 差错控制报文的情形（只是差错控制报告报文，不是询问报文）：

  • ICMP 报文自身出错了
  • IP 数据报分片时，只针对第一个分片发送 ICMP 差错报告报文
  • 组播时
  • 特殊地址（127.0.0.1）

ICMP 的应用：PING

PING 工作在应用层，但是它直接使用网络层的 ICMP 协议，使用了 ICMP 询问报文的“Echo 回送请求和回答报文”

ICMP 的应用：Traceroute

Traceroute 可以用于跟踪分组经过的路由。
使用了 ICMP 差错报告报文的时间超过报文。（发送多个数据报，分别设置 TTL 为 1，2，3 等）
以及终点不可达的差错报告报文（使用的是 UDP 的非法端口，目标主机收到后，会返回终点不可达的报文。）
Tracert的过程.PNG

DHCP

DHCP 是应用层的协议，基于 UDP

该协议是用于为新加入的主机分配 IP 地址的。由于该协议工作在应用层，新加入的主机 IP 未知，所以通信全程使用广播方式。

新加入的主机为客户端，网络中存在至少一个 DHCP 服务器，协议的工作过程如下：
image.png

DHCP 发现报文的 IP 分组源 IP 为： 0.0.0.0 ，目的 IP 为： 255.255.255.255

注：IPv6 即插即用，不需要 DHCP