Часть 8

Протоколы IP и другие протоколы нижнего уровня стека TCP/IP

Как работает протокол ARP

Протокол Address Resolution Protocol (ARP) используется для простой задачи – выяснить по известному адресу сетевого уровня (IP) неизвестный адрес канального уровня (например MAC). Данные ARP вкладываются в протокол канального уровня и являются, по уровню вложения, протоколом 3го уровня, а вот по функционалу остаются протоколом 2го уровня. Это я к тому, что модель OSI надо знать не хорошо, а очень хорошо. Для идентификации ARP внутри кадра Ethernet будет использоваться код протокола 0×0806. В состав ARP-пакета будет входить следующие интересные поля:

• Тип оборудования (длина поля – 2 байта): Код, обозначающий тип среды, в которой идёт работа. Для Ethernet’ов это будет единица, готы могут ставить 5 (для протокола Chaos), эстеты – 149.

• Тип протокола сетевого уровня, про который идёт речь в ARP-пакете (длина поля – 2 байта): Стандартный код протокола, такой же, как в 802.3, например. То есть для IPv4 – это 0×0800.

• Длина адреса канального уровня (длина поля – 1 байт): Сколько байт в адресе канального уровня. Например, для 802.3 это будет 6.

• Длина адреса сетевого уровня (длина поля – 1 байт): Сколько байт в адресе сетевого уровня. Например, для IPv4 это будет 4.

• Код операции ARP (длина поля – 2 байта): У операции ARP Request это единица, у ARP Response – двойка. Да, такой вот обильный в плане функционала протокол. :)

• Адрес канального уровня отправителя (SRC MAC, говоря проще) – уникастовый MAC-адрес интерфейса, с которого отправляется запрос.

• Адрес сетевого уровня отправителя (SRC IP, говоря проще) – уникастовый IP-адрес интерфейса, с которого отправляется запрос. В случае нескольких IP-адресов на интерфейсе – основной адрес интерфейса (primary).

• Искомый адрес канального уровня – в случае ARP – широковещательный 802.3 адрес вида FF-FF-FF-FF-FF-FF. Ведь очевидно, что раз делается ARP-запрос вида “я знаю только искомый IP-адрес”, то искомый адрес канального уровня неизвестен, поэтому сюда пишется “заглушка” из броадкаста. На фактическое распространение она не влияет, т.к. в самом Ethernet-кадре, в котором вложен ARP-запрос, уже указан броадкаст как DST MAC.

• Искомый адрес сетевого уровня – в случае ARP – тот самый IP-адрес, для которого надо найти соответствующий MAC.

ICMP (англ. Internet Control Message Protocol — протокол межсетевых управляющих сообщений^[1]) — сетевой протокол, входящий в стек протоколов TCP/IP. В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, например, запрашиваемая услуга недоступна, или хост, илимаршрутизатор не отвечают. Также на ICMP возлагаются некоторые сервисные функции.

Использование icmp-сообщений[править | править исходный текст]

ICMP-сообщения (тип 12) генерируются при нахождении ошибок в заголовке IP-пакета (за исключением самих ICMP-пакетов, дабы не привести к бесконечно растущему потоку ICMP-сообщений об ICMP-сообщениях).

ICMP-сообщения (тип 3) генерируются маршрутизатором при отсутствии маршрута к адресату.

Утилита Ping, служащая для проверки возможности доставки IP-пакетов, использует ICMP-сообщения с типом 8 (эхо-запрос) и 0 (эхо-ответ).

Утилита Traceroute, отображающая путь следования IP-пакетов, использует ICMP-сообщения с типом 11.

ICMP-сообщения с типом 5 используются маршрутизаторами для обновления записей в таблице маршрутизации отправителя.

ICMP-сообщения с типом 4 используются получателем (или маршрутизатором) для управления скоростью отправки сообщений отправителем.

Формат пакета ICMP

Октет	0	1	2	3	4	5	6	7	8		9	10	11	12	13	14	15	16		17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
0—3	Тип									Код									Контрольная сумма
…	Данные (формат зависит от значений полей «Код» и «Тип»)

Правила генерации ICMP-пакетов

1. При потере ICMP-пакета никогда не генерируется новый.

2. ICMP-пакеты никогда не генерируются в ответ на IP-пакеты с широковещательным или групповым адресом, чтобы не вызывать перегрузку в сети (так называемый «широковещательный шторм»).

3. При повреждении фрагментированного IP-пакета ICMP-сообщение отправляется только после получения первого повреждённого фрагмента, поскольку отправитель всё равно повторит передачу всего IP-пакета целиком.

Протокол UDP (User Datagram Protocol, RFC-768) является одним из основных протоколов, расположенных непосредственно над IP. Он предоставляет прикладным процессам транспортные услуги, немногим отличающиеся от услуг протокола IP. Протокол UDP обеспечивает доставку дейтограмм, но не требует подтверждения их получения. Протокол UDP не требует соединения с удаленным модулем UDP ("бессвязный" протокол). К заголовку IP-пакета UDP добавляет поля порт отправителя и порт получателя, которые обеспечивают мультиплексирование информации между различными прикладными процессами, а также поля длина UDP-дейтограммы и контрольная сумма, позволяющие поддерживать целостность данных. Таким образом, если на уровне IP для определения места доставки пакета используется адрес, на уровне UDP - номер порта.