ARP的工作原理 (1)
网络设备一般都有一个ARP缓存(ARP Cache)。ARP缓存用来存放IP地址和MAC地址的关联信息。
在发送数据前,设备会先查找ARP缓存表。如果缓存表中存在对方设备的ARP表项,则直接采用该表项中的MAC地址来封装帧,然后将帧发送出去。如果缓存表中不存在相应信息,则通过发送ARP Request报文来获得它。
学习到的IP地址和MAC地址的映射关系会被放入ARP缓存表中存放一段时间。在有效期内(缺省:180s),设备可以直接从这个表中查找目的MAC地址来进行数据封装,而无需进行ARP查询。过了这段有效期,ARP表项会被自动删除。
如果目标设备位于其他网络,则源设备会在ARP缓存表中查找网关的MAC地址。然后将数据发送给网关。最后网关再把数据转发给目的设备。
ARP的工作原理 (2)
主机1的ARP缓存表中不存在主机2的MAC地址,所以主机1会发送ARP Request来获取目的MAC地址。
ARP Request报文封装在以太帧里。帧头中的源MAC地址为发送端主机1的MAC地址。此时,由于主机1不知道主机2的MAC地址,所以目的MAC地址为广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
ARP Request报文中包含发送端MAC地址、发送端IP地址、目的端MAC地址、目的端IP地址,其中目的端MAC地址的值为0。ARP Request报文会在整个网络上传播,该网络中所有主机包括网关都会接收到此ARP Request报文。
ARP的工作原理 (3)
所有的主机接收到该ARP Request报文后,都会检查它的目的端IP地址字段与自身的IP地址是否匹配。如果不匹配,则该主机将不会响应该ARP Request报文。如果匹配,则该主机会将ARP请求报文中的发送端MAC地址和发送端IP地址信息记录到自己的ARP缓存表中,然后通过ARP Reply报文进行响应。
ARP的工作原理 (4)
主机2会向主机1回应ARP Reply报文。
ARP Reply报文中的发送端IP地址是主机2自己的IP地址,目的端IP地址是主机1的IP地址,目的端MAC地址是主机1的MAC地址,发送端MAC地址是自己的MAC地址,同时操作类型被设置为Reply。
ARP Reply报文通过单播传送。
ARP的工作原理 (5)
主机1收到ARP Reply以后,会检查ARP报文中目的端IP地址字段与自身的IP地址是否匹配。如果匹配,ARP报文中的发送端MAC地址和发送端IP地址会被记录到主机1的ARP缓存表中。
ICMP
- 因特网控制消息协议
- ICMP用来传递差错、控制、查询等信息
- 它要负责告诉源主机为什么网络断了以及为什么网络不通
- 基于IP工作,ICMP前面封装的是IP,IP前面封装的是以太
- ICMP是TCP/IP协议簇的核心协议之一,它用于在IP网络设备之间发送控制报文,传递差错、控制、查询等信息
- 由Type与Code构成
- ping的type与code发送80,回应00
ICMP差错检测
- ICMP Echo Request和ICMP Echo Reply分别用来查询和响应某些消息,进行差错检测。
- ICMP Echo消息常用于诊断源和目的之间的网络连通性,还可以提供其他信息,如报文往返时间等。
- 会发送三次不同的端口号
ICMP错误报告
- 当网络设备无法访问目标时,会自动发送ICMP目的不可达报文到发送端设备。
ICMP定义了各种错误消息,用于诊断网络连接性问题;根据这些错误消息,源设备可以判断出数据传输失败的原因。比如,如果网络中发生了环路,导致报文在网络中循环,最终TTL超时,这种情况下网络设备会发送TTL超时消息给发送端设备。又比如如果目的不可达,则中间的网络设备会发送目的不可达消息给发送端设备。目的不可达的情况有多种,如果是网络设备无法找到目的网络,则发送目的网络不可达消息;如果网络设备无法找到目的网络中的目的主机,则发送目的主机不可达消息。
ICMP应用-Ping
ICMP的一个典型应用是Ping。Ping是检测网络连通性的常用工具,同时也能够收集其他相关信息。用户可以在Ping命令中指定不同参数,如ICMP报文长度、发送的ICMP报文个数、等待回复响应的超时时间等,设备根据配置的参数来构造并发送ICMP报文,进行Ping测试。
Ping常用的配置参数说明如下:
- -a source-ip-address指定发送ICMP ECHO-REQUEST报文的源IP地址。如果不指定源IP地址,将采用出接口的IP地址作为ICMP ECHO-REQUEST报文发送的源地址。
- -c count指定发送ICMP ECHO-REQUEST报文次数。缺省情况下发送5个ICMP ECHO-REQUEST报文。
- -h ttl-value指定TTL的值。缺省值是255。
- -t timeout指定发送完ICMP ECHO-REQUEST后,等待ICMP ECHO-REPLY的超时时间。
Tracert
- 查看网络在哪个节点断开,或者查看网络走哪条路径
- 由ICMP的TTL超时消息和UDP的端口不可达报文合成
- Tracert显示数据包在网络传输过程中所经过的每一跳。
Tracerty应用-Tracert
ICMP的另一个典型应用是Tracert。Tracert基于报文头中的TTL值来逐跳跟踪报文的转发路径。为了跟踪到达某特定目的地址的路径,源端首先将报文的TTL值设置为1。该报文到达第一个节点后,TTL超时,于是该节点向源端发送TTL超时消息,消息中携带时间戳。然后源端将报文的TTL值设置为2,报文到达第二个节点后超时,该节点同样返回TTL超时消息,以此类推,直到报文到达目的地。这样,源端根据返回的报文中的信息可以跟踪到报文经过的每一个节点,并根据时间戳信息计算往返时间。Tracert是检测网络丢包及时延的有效手段,同时可以帮助管理员发现网络中的路由环路。
•Tracert常用的配置参数说明如下:
1.-a source-ip-address指定tracert报文的源地址。
2.-f first-ttl指定初始TTL。缺省值是1。
3.-m max-ttl指定最大TTL。缺省值是30。
4.-name使能显示每一跳的主机名。
5.-p port指定目的主机的UDP端口号。
源端(RTA)向目的端(主机B)发送一个UDP报文,TTL值为1,目的UDP端口号是大于30000的一个数,因为在大多数情况下,大于30000的UDP端口号是任何一个应用程序都不可能使用的端口号。
第一跳(RTB)收到源端发出的UDP报文后,判断出报文的目的IP地址不是本机IP地址,将TTL值减1后,判断出TTL值等于0,则丢弃报文并向源端发送一个ICMP超时(Time Exceeded)报文(该报文中含有第一跳的IP地址10.0.0.2),这样源端就得到了RTB的地址。
源端收到RTB的ICMP超时报文后,再次向目的端发送一个UDP报文,TTL值为2。
第二跳(RTC)收到源端发出的UDP报文后,回应一个ICMP超时报文,这样源端就得到了RTC的地址(20.0.0.2)。
以上过程不断进行,直到目的端收到源端发送的UDP报文后,判断出目的IP地址是本机IP地址,则处理此报文。根据报文中的目的UDP端口号寻找占用此端口号的上层协议,因目的端没有应用程序使用该UDP端口号,则向源端返回一个ICMP端口不可达(Destination Unreachable)报文。
源端收到ICMP端口不可达报文后,判断出UDP报文已经到达目的端,则停止Tracert程序,从而得到数据报文从源端到目的端所经历的路径(10.0.0.2;20.0.0.2;30.0.0.2)。
免费ARP
- 配完ip的时候发送一个arp检测是否arp冲突