第4章 網(wǎng)絡(luò)層及IP協(xié)議-2

1、4.6 互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP4.6.1 ICMP的作用與特點(diǎn)的作用與特點(diǎn)v 不能獨(dú)立于IP單獨(dú)存在（IP輔助協(xié)議），解決IP不可靠問(wèn)題v 要封裝成IP分組（長(zhǎng)度576B），再傳送給數(shù)據(jù)鏈路層。v 用于IP分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中檢測(cè)錯(cuò)誤，由路由器向源主機(jī)報(bào)告差錯(cuò)原因。v 不能糾正差錯(cuò)（只報(bào)告差錯(cuò)）v 傳輸層（高層）要得到可靠傳輸，需要采用其他機(jī)制來(lái)保證。4.6.2 ICMP報(bào)文類(lèi)型和報(bào)文格式報(bào)文類(lèi)型和報(bào)文格式ICMP報(bào)文類(lèi)型報(bào)文類(lèi)型報(bào)文類(lèi)型報(bào)文類(lèi)型種類(lèi)種類(lèi)差錯(cuò)報(bào)告目的站不可達(dá)數(shù)據(jù)報(bào)超時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)參數(shù)錯(cuò)源站抑制路由重定向查詢(xún)報(bào)文時(shí)間戳請(qǐng)求與應(yīng)答回應(yīng)請(qǐng)求與應(yīng)答地址掩碼請(qǐng)求與應(yīng)答路由器查詢(xún)

2、與通告4.6.2 ICMP報(bào)文類(lèi)型和報(bào)文格式報(bào)文類(lèi)型和報(bào)文格式ICMP報(bào)文報(bào)文格式格式4.6.3 ICMP差錯(cuò)報(bào)文差錯(cuò)報(bào)文1目的站不可達(dá)報(bào)文目的站不可達(dá)報(bào)文v 路由器不能找到正確的路由器/主機(jī)，分組轉(zhuǎn)發(fā)失敗，丟棄該分組。然后向源主機(jī)發(fā)出ICMP目的站不可達(dá)報(bào)文4.6.3 ICMP差錯(cuò)報(bào)文差錯(cuò)報(bào)文2源站抑制報(bào)文源站抑制報(bào)文v 路由器分組接收速率比轉(zhuǎn)發(fā)速率快，緩沖區(qū)隊(duì)列將會(huì)溢出，造成擁塞，此時(shí)向發(fā)送站發(fā)送“源站抑制”報(bào)文4.6.3 ICMP差錯(cuò)報(bào)文差錯(cuò)報(bào)文3路由重定向報(bào)文路由重定向報(bào)文v 路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組過(guò)程中，要將最有效的路由信息告知源主機(jī)，更新主機(jī)路由表（路由重定向報(bào)文）4.6.3 ICMP差錯(cuò)

3、報(bào)文差錯(cuò)報(bào)文3路由重定向報(bào)文路由重定向報(bào)文路由重定向報(bào)文格式代碼值描 述0對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)重定向1對(duì)特定主機(jī)重定向2基于指定的服務(wù)類(lèi)型對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)重定向3基于指定的服務(wù)類(lèi)型對(duì)特定主機(jī)重定向4.6.3 ICMP差錯(cuò)報(bào)文差錯(cuò)報(bào)文4超時(shí)報(bào)文超時(shí)報(bào)文產(chǎn)生超時(shí)情況：產(chǎn)生超時(shí)情況：v 路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)，TTL字段值減1后為0，則丟棄該分組，同時(shí)向源主機(jī)發(fā)送超時(shí)報(bào)文v 分組所有分段在限定時(shí)間內(nèi)（當(dāng)?shù)?個(gè)分段到達(dá)，啟動(dòng)定時(shí)器）未能到達(dá)目的主機(jī)時(shí)（分組無(wú)法組裝），若多個(gè)分組出現(xiàn)這種情況，導(dǎo)致目的主機(jī)不能接收新的分組，從而出現(xiàn)“死鎖”，將丟棄接收到的分段，并向源主機(jī)發(fā)送超時(shí)報(bào)文4.6.3 ICMP差錯(cuò)報(bào)文差錯(cuò)報(bào)文5參數(shù)出

4、錯(cuò)報(bào)文參數(shù)出錯(cuò)報(bào)文v 路由器發(fā)現(xiàn)以上4種差錯(cuò)情況以外的錯(cuò)誤字段，丟棄該分組，向源結(jié)點(diǎn)發(fā)送參數(shù)出錯(cuò)報(bào)文。4.6.4 ICMP查詢(xún)報(bào)文查詢(xún)報(bào)文類(lèi)型類(lèi)型類(lèi)型名稱(chēng)類(lèi)型名稱(chēng)代碼代碼報(bào)文名稱(chēng)報(bào)文名稱(chēng)13/14時(shí)間戳請(qǐng)求與應(yīng)答0時(shí)間戳請(qǐng)求0時(shí)間戳應(yīng)答8/0回應(yīng)請(qǐng)求與應(yīng)答0回應(yīng)請(qǐng)求0回應(yīng)應(yīng)答17/18地址掩碼請(qǐng)求與應(yīng)答0地址掩碼請(qǐng)求0地址掩碼應(yīng)答10/9路由器詢(xún)問(wèn)與通告0路由器詢(xún)問(wèn)0路由器通告ICMP查詢(xún)報(bào)文的類(lèi)型與代碼說(shuō)明查詢(xún)報(bào)文的類(lèi)型與代碼說(shuō)明4.6.4 ICMP查詢(xún)報(bào)文查詢(xún)報(bào)文1時(shí)間戳請(qǐng)求與應(yīng)答時(shí)間戳請(qǐng)求與應(yīng)答v 提供基本簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步v 用來(lái)確定IP分組在兩個(gè)機(jī)器之間往返所需時(shí)間（時(shí)鐘同步）v 時(shí)

5、間戳：l 初始時(shí)間戳：源主機(jī)發(fā)出請(qǐng)求的時(shí)間l 接收時(shí)間戳：目的主機(jī)收到請(qǐng)求的時(shí)間l 發(fā)送時(shí)間戳：目的主機(jī)發(fā)送應(yīng)答時(shí)間4.6.4 ICMP查詢(xún)報(bào)文查詢(xún)報(bào)文2回應(yīng)請(qǐng)求與應(yīng)答回應(yīng)請(qǐng)求與應(yīng)答測(cè)試能否到達(dá)目的主機(jī)/路由器（網(wǎng)絡(luò)連通性）由主機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，檢查另一個(gè)主機(jī)能否可達(dá)（ping命令）4.6.4 ICMP查詢(xún)報(bào)文查詢(xún)報(bào)文3地址掩碼請(qǐng)求與應(yīng)答地址掩碼請(qǐng)求與應(yīng)答v 要得到網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼，主機(jī)向目標(biāo)路由器發(fā)送地址掩碼請(qǐng)求報(bào)文。路由器回送應(yīng)答報(bào)文，向主機(jī)提供所需的掩碼4路由器詢(xún)問(wèn)與通告路由器詢(xún)問(wèn)與通告v 主機(jī)要獲取目標(biāo)路由器是否正常工作，向目標(biāo)路由器發(fā)送“詢(xún)問(wèn)與通告報(bào)文”。v 主機(jī)廣播/多播“路由器詢(xún)問(wèn)報(bào)文”，

6、收到詢(xún)問(wèn)報(bào)文的路由器回送“通告報(bào)文”，廣播其路由信息。v 在沒(méi)有主機(jī)詢(xún)問(wèn)時(shí)，路由器也可以周期性地發(fā)送路由器通告報(bào)文，不僅通告自己的存在，而且通告它所知道的網(wǎng)絡(luò)中所有路由器。4.6.5 ICMP報(bào)文的封裝報(bào)文的封裝v ICMP報(bào)文作為IP分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)（被封裝在IP分組的數(shù)據(jù)段中）v 包含ICMP報(bào)文的IP分組頭的協(xié)議類(lèi)型字段值設(shè)為：14.7 地址解析協(xié)議地址解析協(xié)議ARP4.7.1 IP地址與物理地址的映射地址與物理地址的映射v IP邏輯地址：實(shí)現(xiàn)不同物理網(wǎng)設(shè)備（主機(jī)、路由器等）地址統(tǒng)一v 分組數(shù)據(jù)包最終在物理網(wǎng)絡(luò)上傳輸（使用物理地址MAC）TCP/IP中地址類(lèi)型和層次關(guān)系4.7 地址解析協(xié)議地

7、址解析協(xié)議ARP4.7.1 IP地址與物理地址的映射地址與物理地址的映射地址地址映射方法：映射方法：v 靜態(tài)映射（人工維護(hù)地址映射表） 不足：l 映射表不能及時(shí)反映網(wǎng)絡(luò)設(shè)備變化l IP地址不變情況下更換了網(wǎng)卡，重新映射l 主機(jī)物理位置發(fā)生變化（IP地址不同），但物理地址不變v 動(dòng)態(tài)映射（ARP建立映射）4.7.2 ARP地址解析協(xié)議地址解析協(xié)議v 從已知IP地址解析對(duì)應(yīng)的物理地址（MAC）的映射關(guān)系過(guò)程（正向地址解析v RARP：從已知的物理地址解析對(duì)應(yīng)的IP地址（反向地址解析協(xié)議）v 解析過(guò)程：使用ARP請(qǐng)求分組、應(yīng)答分組4.7.3 ARP分組格式與封裝分組格式與封裝1ARP分組中各字段的作

8、用分組中各字段的作用（1）硬件類(lèi)型：16位，物理網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型（1-以太網(wǎng)）（2）協(xié)議類(lèi)型：16位，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類(lèi)型（08000 x-IPv4協(xié)議）（3）硬件地址長(zhǎng)度：8位，物理地址長(zhǎng)度（6-以太網(wǎng)地址）（4）協(xié)議地址長(zhǎng)度：8位，網(wǎng)絡(luò)層地址長(zhǎng)度（4-IPv4協(xié)議）（5）操作：16位，1-ARP請(qǐng)求分組；2-ARP應(yīng)答分組（6）源（目的）結(jié)點(diǎn)MAC地址：6B，以太網(wǎng)源（目的）結(jié)點(diǎn)物理地址（7）源（目的）結(jié)點(diǎn)IP地址：4B，源（目的）結(jié)點(diǎn)IP地址（8）補(bǔ)充數(shù)據(jù)段：18B，ARP分組長(zhǎng)度達(dá)到46B（最小幀64B要求）2ARP分組的封裝分組的封裝4.7.4 地址解析的工作過(guò)程地址解析的工作過(guò)程1地址解析的工作過(guò)

9、程地址解析的工作過(guò)程4.7.4 地址解析的工作過(guò)程地址解析的工作過(guò)程1地址解析的工作過(guò)程地址解析的工作過(guò)程代理ARP工作流程4.7.4 地址解析的工作過(guò)程地址解析的工作過(guò)程2本地本地ARP高速緩存高速緩存4.7.4 地址解析的工作過(guò)程地址解析的工作過(guò)程3ARP實(shí)用工具實(shí)用工具4.7.5 ARP欺騙與防范欺騙與防范1ARP協(xié)議缺陷協(xié)議缺陷v ARP高速緩存根據(jù)所接收的ARP協(xié)議包，隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新；v ARP協(xié)議無(wú)需連接，任意主機(jī)在無(wú)ARP請(qǐng)求時(shí)，也可以做出應(yīng)答；v ARP協(xié)議沒(méi)有認(rèn)證機(jī)制，只要接收的協(xié)議包有效，主機(jī)無(wú)條件根據(jù)協(xié)議包內(nèi)容刷新本機(jī)ARP緩存，并不檢查該協(xié)議包的合法性4.7.5 AR

10、P欺騙與防范欺騙與防范2ARP欺騙過(guò)程欺騙過(guò)程4.7.5 ARP欺騙與防范欺騙與防范3. ARP欺騙欺騙的的防范防范（1）靜態(tài)綁定（常用方法）：靜態(tài)綁定IP和MAC，解決內(nèi)網(wǎng)PC欺騙。 在網(wǎng)關(guān)做相同綁定（雙重綁定） arp -s IP地址地址 MAC地址地址 （2）ARP防護(hù)軟件：常用工具Antiarp（以一定頻率廣播正確ARP信息）（3）使用具有ARP防護(hù)功能路由器4.8 移動(dòng)移動(dòng)IP協(xié)議協(xié)議4.8.1 移動(dòng)移動(dòng)IP協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念v 移動(dòng)IP結(jié)點(diǎn)：主機(jī)從一個(gè)鏈路（網(wǎng)絡(luò)）移動(dòng)到另一個(gè)鏈路（網(wǎng)絡(luò)）v 移動(dòng)結(jié)點(diǎn)在不同網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)，隨接入位置變化，接入點(diǎn)也不斷改變v 原分配IP地址已不能反

11、映目前所在網(wǎng)絡(luò)位置（路由發(fā)生變化），不能繼續(xù)使用原地址1992年，IETF制定移動(dòng)IPv4標(biāo)準(zhǔn)草案，1996年正式公布4.8.2 移動(dòng)移動(dòng)IP設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要特征設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要特征1移動(dòng)移動(dòng)IP設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo)v 在改變接入點(diǎn)時(shí)（不同網(wǎng)絡(luò)/傳輸介質(zhì)間移動(dòng))，不必改變其IP地址，保持移動(dòng)過(guò)程中通信連續(xù)性（解決移動(dòng)結(jié)點(diǎn)分組轉(zhuǎn)發(fā)）解決兩個(gè)基本問(wèn)題解決兩個(gè)基本問(wèn)題：v 通過(guò)一個(gè)永久IP地址，連接到任何鏈路上v 切換到新的鏈路時(shí)，仍能夠保持與通信對(duì)端主機(jī)的正常通信2移動(dòng)移動(dòng)IP協(xié)議基本要求協(xié)議基本要求v 改變網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，繼續(xù)使用原IP地址，與互聯(lián)網(wǎng)其他結(jié)點(diǎn)通信。v 無(wú)需修改協(xié)議，能與其他不具備移動(dòng)IP功能

12、結(jié)點(diǎn)通信v 使用無(wú)線方式接入（無(wú)線信道帶寬、誤碼率、電池供電等因素），應(yīng)簡(jiǎn)化協(xié)議，減少協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)，提高協(xié)議效率。v 不應(yīng)該比互聯(lián)網(wǎng)中其他結(jié)點(diǎn)受到更大的安全威脅。3. 移動(dòng)移動(dòng)IP協(xié)議的基本特征協(xié)議的基本特征v 與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議兼容。v 與底層所采用的物理傳輸介質(zhì)類(lèi)型無(wú)關(guān)。v 對(duì)傳輸層及以上的高層協(xié)議是透明的。v 應(yīng)該具有良好的可擴(kuò)展性、可靠性和安全性。4.8.3 移動(dòng)移動(dòng)IP的結(jié)構(gòu)與基本術(shù)語(yǔ)的結(jié)構(gòu)與基本術(shù)語(yǔ)1移動(dòng)移動(dòng)IP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)4.8.3 移動(dòng)移動(dòng)IP的結(jié)構(gòu)與基本術(shù)語(yǔ)的結(jié)構(gòu)與基本術(shù)語(yǔ)2移動(dòng)移動(dòng)IP的基本術(shù)語(yǔ)的基本術(shù)語(yǔ)v 家鄉(xiāng)地址（home address）家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)分配的一個(gè)長(zhǎng)期有

13、效IP地址。v 轉(zhuǎn)交地址（care-of address）當(dāng)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)接入一個(gè)外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，被分配的一個(gè)臨時(shí)IP地址。v 家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)（home network）為移動(dòng)結(jié)點(diǎn)分配長(zhǎng)期有效的IP地址網(wǎng)絡(luò)（目的地址為家鄉(xiāng)地址的IP分組，以標(biāo)準(zhǔn)的IP路由機(jī)制發(fā)送到家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)。2移動(dòng)移動(dòng)IP的基本術(shù)語(yǔ)的基本術(shù)語(yǔ)v 家鄉(xiāng)鏈路（home link）移動(dòng)結(jié)點(diǎn)在訪問(wèn)家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)接入的本地鏈路 。v 外地鏈路（foreign link）移動(dòng)結(jié)點(diǎn)在訪問(wèn)外地網(wǎng)絡(luò)時(shí)接入的鏈路。（家鄉(xiāng)鏈路與外地鏈路比家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)與外地網(wǎng)絡(luò)更精確地表示出了移動(dòng)結(jié)點(diǎn)所接入的位置）v 移動(dòng)綁定（mobility binding）家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)

14、與轉(zhuǎn)交地址的關(guān)聯(lián)。2移動(dòng)移動(dòng)IP的基本術(shù)語(yǔ)的基本術(shù)語(yǔ)隧道（tunnel）v 家鄉(xiāng)代理通過(guò)隧道將發(fā)送給移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的IP分組轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)結(jié)點(diǎn)v 隧道一端為家鄉(xiāng)代理，另一端通常為外地代理（也可能是移動(dòng)結(jié)點(diǎn)）使用隧道傳輸移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的IP分組2移動(dòng)移動(dòng)IP的基本術(shù)語(yǔ)的基本術(shù)語(yǔ)隧道（tunnel）v 原始IP分組數(shù)據(jù)要從家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)結(jié)點(diǎn)，其源IP地址為發(fā)送該IP分組的結(jié)點(diǎn)地址，目的IP地址為移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的IP地址。v 家鄉(xiāng)代理路由器在轉(zhuǎn)發(fā)之前需要加上外層報(bào)頭。外層報(bào)頭的源IP地址為隧道入口的家鄉(xiāng)代理地址，目的IP地址為隧道出口的外地代理的地址。v 在隧道傳輸過(guò)程中，中間的路由器看不到移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址。4.8

15、.4 移動(dòng)移動(dòng)IPv4的工作原理的工作原理移動(dòng)移動(dòng)IP工作過(guò)程工作過(guò)程4個(gè)階段：個(gè)階段：代理發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)、分組路由、注銷(xiāo)1代理發(fā)現(xiàn)（代理發(fā)現(xiàn)（agent discovery）v 定義“代理通告”、“代理請(qǐng)求”報(bào)文（擴(kuò)展ICMP路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)）4.8.4 移動(dòng)移動(dòng)IPv4的工作原理的工作原理2注冊(cè)（注冊(cè)（registration）v 移動(dòng)結(jié)點(diǎn)到達(dá)新網(wǎng)絡(luò)，要將自己可達(dá)信息通知家鄉(xiāng)代理（通過(guò)注冊(cè)）v 注冊(cè)過(guò)程涉及移動(dòng)結(jié)點(diǎn)、外地代理、家鄉(xiāng)代理v 通過(guò)交換注冊(cè)報(bào)文，在家鄉(xiāng)代理創(chuàng)建/修改“移動(dòng)綁定”，使家鄉(xiāng)代理在規(guī)定的生存期內(nèi)保持移動(dòng)結(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)地址與轉(zhuǎn)交地址的關(guān)聯(lián)。注冊(cè)目的注冊(cè)目的v 使移動(dòng)結(jié)點(diǎn)獲得外地代

16、理的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。v 使家鄉(xiāng)代理知道移動(dòng)結(jié)點(diǎn)當(dāng)前的轉(zhuǎn)交地址。v 家鄉(xiāng)代理更新即將過(guò)期的移動(dòng)結(jié)點(diǎn)注冊(cè)、或注銷(xiāo)回到家鄉(xiāng)的移動(dòng)結(jié)點(diǎn)。4.8.4 移動(dòng)移動(dòng)IPv4的工作原理的工作原理注冊(cè)注冊(cè)過(guò)程過(guò)程通過(guò)外地代理轉(zhuǎn)發(fā)注冊(cè)請(qǐng)求移動(dòng)結(jié)點(diǎn)直接到家鄉(xiāng)代理注冊(cè)4.8.4 移動(dòng)移動(dòng)IPv4的工作原理的工作原理3分組路由（分組路由（packet routing）移動(dòng)移動(dòng)IP路由：路由：?jiǎn)尾?、廣播、多播（1）單播路由分組）單播路由分組v 移動(dòng)結(jié)點(diǎn)接收單播分組v 移動(dòng)結(jié)點(diǎn)發(fā)送單播分組l 通過(guò)外地代理路由l 通過(guò)家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)4.8.4 移動(dòng)移動(dòng)IPv4的工作原理的工作原理3分組路由（分組路由（packet routing）（2）廣播路由分組）廣播路由分組v 一般情況下，家鄉(xiāng)代理不廣播數(shù)據(jù)分組到移動(dòng)綁定列表中每個(gè)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)v 如果移動(dòng)結(jié)點(diǎn)已請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)廣播數(shù)據(jù)分組，則家鄉(xiāng)代理將采取“IP封裝”的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)3分組路由（分組路由（packet routing）（3）多播路