Protokoli ARP, RARP, ICMP: načelo delovanja, namen

Če se računalnik poveže z drugo podobno napravo v istem omrežju, je potreben fizični ali MAC naslov. Ker pa je aplikacija zagotovila IP naslov prejemnika, potrebuje nekakšen mehanizem, da ga poveže z naslovom MAC. To se izvede z uporabo protokola ARP (Resolution Address Protocol). IP-naslov ciljnega vozlišča se oddaja in prejemno vozlišče sporoči vir svojega naslova MAC.

To pomeni, da v vsakem primeru, ko namerava naprava A prenesti podatkovne pakete na napravo B, mora poslati paket ARP za razrešitev MAC naslova B. Posledično to preveč povečuje prometno obremenitev, zato da se zmanjšajo stroški komunikacije, kar pomeni, da računalniki, ki uporabljajo ARP protokole, ohranjajo predpomnilnik nedavno pridobljenih naslovnih povezav IP_to_MAC, tj. ne smejo ponovno uporabljati tega protokola.

Sodoben videz

Danes je narejeno več izboljšav protokola ARP in njegovega namena. Torej, ko stroj A želi poslati pakete napravi B, je možno, da bo B kmalu poslal podatke za A. Zato se mora A, da bi se izognili ARP za stroj B, povezati naslov IP_to_MAC, ko zahteva naslov MAC B v posebnem paketu.

Ker A pošlje svojo prvotno zahtevo za naslov MAC B, mora vsak računalnik v omrežju izločiti in shraniti vezavo naslova IP_to_MAC v predpomnilnik.Če se v omrežju pojavi nov računalnik (na primer, ko se operacijski sistem ponovno zažene), lahko to povezavo predvaja vsi drugi stroji bi ga lahko shranili v svojih predpomnilnikih. To bo odpravilo mnoge ARP pakete z vsemi drugimi stroji, ko želijo komunicirati z dodano napravo.

Razlike v protokolu ARP

Razmislite o scenariju, v katerem računalnik poskuša komunicirati z oddaljeno napravo s programom PING, medtem ko med temi napravami ni bilo predhodne izmenjave datagramov IP, in poslati paket ARP za identifikacijo naslova MAC oddaljenega računalnika.

Sporočilo o zahtevi Protokol razrešitve naslova (ki izgleda kot klic AAAA za naslove BBBB - IP) se oddaja v lokalnem omrežju z uporabo protokola Ethernet tipa 0x806. Paket zavržejo vsi stroji, razen cilja, ki se odzove z APR odzivnim sporočilom (AAAA - hh: hh: hh: hh: hh: hh: hh: hh: hh: hh je naslov izvora Ethernet). Ta odgovor je unicast stroju z naslovom IP BBBB.Ker sporočilo o zahtevi protokola APR vključuje naslov strojne opreme (namreč, vir Ethernet) zahtevajočega računalnika, ciljna naprava ne potrebuje drugega sporočila, da bi to ugotovila.

Povezovanje z drugimi protokoli

Ko razumete, za kaj je ARP protokol, morate razmisliti o njegovi interakciji z drugimi omrežnimi elementi.

RARP - to je protokol skozi katero lahko fizični stroj v lokalnem omrežju zahteva, da najde svoj IP naslov iz protokolne tabele ali predpomni strežnik prehoda. To je potrebno, ker trajno nameščen disk ne more biti prisoten na napravi, kjer lahko trajno shrani svoj naslov IP. Skrbnik omrežja ustvari tabelo v usmerjevalniku prehoda lokalnega omrežja, ki preslika naslove fizičnega računalnika (ali nadzor dostopa MAC) do ustreznega ip. Ko je konfiguriran nov stroj, njegov odjemalski program RARP od strežnika RARP na usmerjevalniku zahteva, da pošlje svoj naslov IP. Če predpostavimo, da je bil vnos konfiguriran v tabeli usmerjevalnika, bo ta strežnik RARP v računalnik vrnil »ip«, ki ga lahko shrani za prihodnjo uporabo. To je tudi poseben protokol za določanje naslova.

Mehanizem podrobno

Tako stroj, ki je izdal zahtevo, kot tudi strežnik, ki se nanj odziva, uporabljata fizične omrežne naslove v procesu svoje kratke povezave. Običajno računalnik prosilec tega ne ve. Tako se zahteva posreduje vsem računalnikom v omrežju. Zahtevnik se mora zdaj edinstveno identificirati s strežnikom. V ta namen lahko uporabite serijsko številko procesorja ali fizični omrežni naslov naprave. Uporaba drugega kot edinstvenega identifikatorja ima dve prednosti:

• Ti naslovi so vedno na voljo in niso nujno povezani s zagonsko kodo.
• Ker so identifikacijske informacije odvisne od omrežja in ne od CPE, bodo vsi stroji v tem omrežju zagotovili edinstvene identifikatorje.

Tako kot sporočilo ARP se zahteva RARP pošlje iz enega računalnika v drugega, inkapsulirana v podatkovnem delu mrežnega okvira. Okvir Ethernet, ki ga vsebuje, ima običajno preambulo, izvorni in ciljni naslov Ethernet ter polja vrste paketa pred okvirjem. Okvir kodira vrednost 8035, da identificira njeno vsebino kot sporočilo RARP. Del podatkov okvirja vsebuje 28-oktetno sporočilo.

Pošiljatelj pošlje zahtevo RARP, ki se identificira kot pobudnik zahteve in ciljnega računalnika, in pošlje svoj fizični omrežni naslov v polje ciljnega strojnega naslova. Vse naprave v omrežju prejmejo zahtevo, vendar samo tisti, ki so pooblaščeni za zagotavljanje RARP, obdelajo zahtevo in pošljejo odgovor. Takšne naprave so neformalno znane kot strežniki tega protokola. Za uspešno izvajanje protokolov ARP / RARP mora omrežje vsebovati vsaj en tak strežnik.

Na zahtevo se odzovejo tako, da izpolnijo naslovno polje ciljnega protokola, spremenijo vrsto sporočila od zahteve do odgovora in pošljejo odgovor neposredno stroju, ki pošilja zahtevo.

Sinhronizacija transakcij RARP

Ker RARP neposredno uporablja fizično omrežje, se nobena druga protokolna programska oprema ne more odzvati na zahtevo ali jo ponovno poslati. RARP mora opravljati te naloge. Nekatere delovne postaje, ki se zanašajo na takšen protokol za prenos, raje poskusijo za nedoločen čas, dokler ne prejmejo odgovora. Druge izvedbe razglasijo neuspeh po več poskusih, da se prepreči polnjenje omrežja z nepotrebnim oddajanjem.

Prednosti Mulitple RARP strežnikov: visoka zanesljivost.

Pomanjkljivost: Preobremenitev se lahko pojavi, ko se odzovejo vsi strežniki.

Da bi se izognili slabostim, lahko uporabite primarne in sekundarne strežnike. Vsakemu računalniku, ki zahteva zahtevo RARP, je dodeljen primarni strežnik. Običajno odgovarja na vse pozive, če pa ne uspe, lahko zasliševalnik vzame časovno omejitev in ponovno pošlje zahtevo. Če drugi strežnik v kratkem času od prvega prejme drugo kopijo zahteve, se odzove. Vendar pa se lahko pojavi težava, ko se vsi sekundarni strežniki odzovejo privzeto in s tem preobremenijo omrežje. Problem je torej, da se izognemo hkratnemu prenosu odgovorov obeh strežnikov. Vsak sekundarni strežnik, ki sprejme zahtevo, izračuna naključno zakasnitev in nato pošlje odgovor.

Slabosti RARP

Ker deluje na nizki ravni, zahteva neposredne naslove v omrežju, zaradi česar je aplikacijam težko ustvariti strežnik. Ne izkorišča v celoti zmogljivosti omrežja, kot je ethernet, ki se uporablja za pošiljanje minimalnega paketa. Ker odziv strežnika vsebuje le eno majhno informacijo, je 32-bitni internetni naslov RARP formalno opisan v RFC903.

ICMP protokol

Ta protokol šifrira mehanizem, ki ga prehodi in gostitelji uporabljajo za izmenjavo informacij o upravljanju ali napakah. Internetni protokol zagotavlja zanesljivo storitev brez podatkovne povezave, datagram se premakne od prehoda do prehoda, dokler ne doseže tistega, ki ga lahko dostavi neposredno do končnega cilja.

Če prehod ne more preusmeriti ali dostaviti datagrama ali če zazna nenavadno stanje, kot je preobremenitev omrežja, ki vpliva na njegovo zmožnost preusmeritve datagrama, ga mora vir poučiti, da ukrepa, da se izogne ​​ali odpravi težavo.

Povezava

Protokol za nadzor internetnega protokola omogoča prehodom pošiljanje sporočil o napakah ali upravljanje sporočil drugim prehodom ali gostiteljem. ICMP zagotavlja komunikacijo med programsko opremo za internetni protokol med računalniki. To je tako imenovani mehanizem sporočil za posebne namene, ki so ga razvijalci dodali protokolom TCP / IP. To omogoča prehodom na internetu, da prijavijo napake ali pošljejo informacije o nepredvidenih okoliščinah.

IP protokol ne vsebuje ničesar, kar bi pomagalo povezati preskus pošiljatelja ali spoznati napake. Poročila o napakah in popravke poroča ICMP samo glede na izvirni vir. Napake mora povezati s posameznimi aplikacijskimi programi in sprejeti ukrepe za odpravo težav. Tako omogoča prehodu prijavo napake. Vendar ne opredeljuje v celoti ukrepov, ki jih je treba sprejeti za odpravo težave.

ICMP je omejen zaradi izvirnega vira, vendar ne z vmesnimi sporočili ICMP. Pošljejo se prek interneta v podatkovni del datagrama IP, ki se premika po omrežju. Zato so tesno povezani s protokolom ARP. Sporočila ICMP se usmerjajo na enak način kot datagrame, ki vsebujejo informacije za uporabnike brez dodatne zanesljivosti ali prednostne naloge.

Obstaja izjema za postopke za ravnanje z napakami, če se datagram IP, ki prenaša sporočila ICMP, ne generira za napake, ki izvirajo iz datagramov, ki vsebujejo sporočila o napakah.

Oblika sporočila ICMP

Ima tri polja:

• 8-bitno celoštevilsko polje TYPE, ki identificira sporočilo;
• 8-bitno polje CODE, ki zagotavlja dodatne informacije o vrsti kode;
• 16-bitno polje CHECKSUM (ICMP uporablja isti algoritem kontrolne vsote, ki pokriva samo sporočilo tega protokola).

Poleg tega sporočila o napakah ICMP v vseh primerih vključujejo glavo in začetnih 64 bitov podatkovnih datagramov, ki povzročajo težavo.

Zahteve in odgovori

TCP / IP nudi orodja, ki upravljavcem omrežij ali uporabnikom pomagajo prepoznati omrežne težave. Eden od najpogosteje uporabljenih orodij za odpravljanje napak je izdelava ICMP-jevih zahtevkov za odmev zahtev in odzivov na odmeve. Gostitelj ali prehod pošlje sporočilo določenemu cilju.

Vsak računalnik, ki prejme zahtevo za odmev, ustvari odgovor in ga vrne izvirnemu pošiljatelju. Zahteva vključuje neobvezno območje napotitve podatkov. Odgovor ima kopijo podatkov, poslanih v zahtevi. Ping in odziv, povezan z njim, se lahko uporabita za preverjanje razpoložljivosti dosegljivega cilja in odziva.

Ker sta tako zahteva in odgovor poslana v datagramih IP, uspešna potrditev potrjuje, da sistem deluje pravilno. V ta namen morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:

• Izvorna programska oprema IP mora usmerjati datagram;
• Vmesni prehodi z destinacijo in izvorom morajo delovati in pravilno usmerjati datagram;
• Ciljni računalnik mora biti zagnan in mora izvajati tako programsko opremo ICMP kot IP;
• Poti v prehodih na poti nazaj morajo biti pravilne.

Kako deluje?

Delo protokolov ARP in ICMP je tesno povezano. Kadar napaka preprečuje usmerjanje ali posredovanje datagrama na prehod, pošlje prejemniku sporočilo o nedostopnosti nazaj v izvorno kodo in nato izbriše datagram. Težave z omrežjem, ki jih ni mogoče popraviti, navadno pomenijo napako pri prenosu podatkov. Ker sporočilo vključuje kratko predpono datagrama, ki povzroča težavo, vir natančno ve, kateri od naslovov ni na voljo. Smer morda ni na voljo, ker je strojna oprema začasno izključena, pošiljatelj sporoči neobstoječ ciljni naslov ali ker prehod nima poti do ciljnega omrežja.

Čeprav prehodi pošiljajo sporočila, ki niso namenjena, na svoj cilj, če ne morejo usmerjati ali dostavljati datagrame, se ne zaznajo vse take napake. Če datagram vsebuje parameter izvorne poti z neveljavnimi podatki, lahko sproži sporočilo o napaki izvorne poti.