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2008-10-13 16:08:28
TCP/IP学习笔记（二）
作者：
一、 ARP：地址解析协议
先看：
C:\Documents and Settings\xiaoj>arp -a
Interface: 192.1.8.84 on Interface 0x1000003
Internet Address Physical Address Type
192.1.8.12 00-0b-cd-03-c4-27 dynamic
192.1.8.15 00-0d-9d-93-09-f5 dynamic
192.1.8.18 00-e0-18-c1-86-3d dynamic
192.1.8.26 00-80-2d-78-4f-81 dynamic
192.1.8.33 00-0b-cd-0f-a4-c5 dynamic
192.1.8.38 00-30-6e-36-5f-99 dynamic
192.1.8.86 00-0b-cd-b8-0c-ae dynamic
192.1.8.247 00-50-ba-e5-20-af dynamic
192.1.8.248 00-0d-56-19-ba-56 dynamic
第一列显示的是主机的IP地址，第二列就是主机的网卡MAC地址。
ARP协议就是提供IP地址到对应的硬件地址提供动态映射。这个过程一般是系统自动完成的。ARP发送一份ARP请求给以太网上的主机,该请求中包含目的主机的IP地址，其意思是“如果你是这个IP的拥有者，请回答你的硬件地址”。当目的主机的ARP层收到这份广播报文时，识别出这是发送端在询问它的IP地址，于是就会发送一个ARP应答，这个ARP应答包括IP地址及对应的硬件地址。
二、 ARP分组格式
| 以太网目的地址6 | 以太网源地址6 | 帧类型2 | 硬件类型2 | 协议类型2 | 硬件地址长度 1 |
协议地址长度1 | 请求应答1 | 发送者硬件地址6 | 发送者IP地址 4 |
目的硬件地址6 | 目的IP地址4 |
先看定义：
//ARP首部
struct arphdr( u_short ar_hrd; //硬件类型 u_short ar_pro; //协议类型 u_char ar_hln; //硬件地址长度 u_char ar_pln; //协议地址长度 u_short ar_op; // 请求还是应答 u_char arp_sha[6]; //发送者硬件地址 u_char arp_spa[4]; //发送者IP地址 u_char arp_tha[6]; //目的硬件地址 u_char arp_tpa[4]; //目的IP地址 u_char arp_zero[18]; //填充字段 };
说明：◆以太网目的地址全为1的特殊地址为广播地址。
◆ 以太网帧类型ARP对应的值为0x0806。
◆ 硬件类型表示硬件地址的类型，以太网为1。
◆ 协议类型字段表示要映射的协议地址类型，IP地址对应的值为0x0800。
◆ 硬件地址长度：以太网为6。
◆ 协议地址长度：以太网为4，即IP地址长度。
◆ 操作字段：ARP请求＝1，ARP应答＝2，RARP请求＝3，RARP应答＝4。
◆ 当系统收到一份目的端为本机的ARP请求报文时，它就把硬件地址填进去，然后用两个目的端地址分别替换两个发送端地址，并把操作字段置为2，最后把它发送出去。
三、 ARP代理：
如果ARP请求是从一个网络的主机发往另一个网络的主机，那么连接这两个网络的路由器可以回答该请求，这个过程称为ARP代理，这样可以欺骗发起ARP请求的发送端，使它误以为路由器就是目的主机。
四、 免费ARP
指主机启动时发送ARP查找自己的IP地址，主要作用：
1、 查找网络上有没有相同的IP地址。
2、 更新ARP缓存。
五、 RARP协议：逆地址解析协议，这里就不详细介绍了。
RARP协议一般用于无盘工作站，根据硬件地址查找IP地址。
RARP分组格式与ARP分组格式相同。
六、 ICMP协议：Internet控制报文协议：
ICMP经常被认为是IP层的一个组成部分，它传递差错报文以及其他需要注意的事项。ICMP报文通常被IP层或更高层协议（TCP或UDP）使用。ICMP报文是在IP数据报内部被传输的。ICMP报文包差错报文和查询报文。报文格式如下：
| 8位类型 | 8位代码 | 16位检验和 |
| 不同类型和代码有不同的内容 | ||
类型字段可以有15个不同的值（0、3－5、8－18）。某些报文还使用代码字段来进一步描述不同的条件。检验和字段覆盖整个ICMP报文，与IP首部检验和算法是一样的。
以下情况不会产生ICMP差错报文：
◆ ICMP差错报文
◆ 目的地址为广播地址或者多播地址
◆ 作为链路层的数据报
◆ 不是IP分片的第一片
◆ 源地址不是单个主机的数据报，也即源地址不能为0地址、环回地址、广播地址或多播地址
七、 ICMP地址掩码请求与应答：
ICMP地址掩码请求用于无盘系统在引导过程中获取自己的子网掩码，系统广播它的ICMP请求报文。ICMP地址掩码请求和应答报文格式如下：
| 类型（17或18） | 代码（0） | 检验和 |
| 标识符 | 序列号 | |
| 32位子网掩码 | ||
ICMP报文中的标识符和序列号由发送端任意选择设定，这些值在应答中将被返回。
struct icmp_mask{
unsigned char icmp_type; //类型
unsigned char icmp_code; //代码
unsigned short icmp_checksum; //检验和
unsigned short icmp_id; //标识符
unsigned short icmp_sequence; //序列号
unsigned long icmp_mask; //32位子网掩码
};
说明：RFC规定，除非是地址掩码的授权代理，否则不能发送地址掩码应答。
向本机IP地址和环回地址发送地址掩码请求结果是一样的。
八、 ICMP时间戳请求与应答：
ICMP时间戳请求允许系统向另一个系统查询当前时间，返回的是自午夜开始记算的毫秒数。调用者必须通过其他方法获取当前时间。
ICMP时间戳请求与应答报文格式如下：
| 类型（13或14） | 代码（0） | 检验和 |
| 标识符 | 序列号 | |
| 发起时间戳 | ||
| 接收时间戳 | ||
| 传送时间戳 | ||
请求端填写发起时间戳，然后发送报文。应答系统收到报文填写接收时间戳，发送应答时填写发送时间戳。实际上，大多数实现将后两个字段一般设置为一样的。
struct icmp_time{
unsigned char icmp_type; //类型
unsigned char icmp_code; //代码
unsigned short icmp_checksum; //检验和
unsigned short icmp_id; //标识符
unsigned short icmp_sequence; //序列号
unsigned long icmp_request_time; //发起时间戳
unsigned long icmp_receive_time; //接收时间戳
unsigned long icmp_send_time; //传送时间戳
};
九、 ICMP端口不可达差错
主机如果收到一份UDP数据报而目的端口与某个正在使用的进程，那么UDP返回一个ICMP不可达报文。报文格式如下：
| 类型3 | 代码（0－15） | 检验和 |
| 保留（必须为0） | ||
| IP首部＋原始IP数据报中数据的前8个字节 | ||
当代码为4时，路径MTU发现机制允许路由器把外出接口的MTU填在这个32bit的低16bit中。
struct icmp_unreach{
unsigned char icmp_type; //类型
unsigned char icmp_code; //代码
unsigned short icmp_checksum; //检验和
unsigned long icmp_zero; //保留
unsigned char icmp_ip[28]; //IP首部＋原始IP数据报中前8个字节，也就是地址信息
}
作者：肖进
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