计算机网络之IP协议族

网际协议IP

与IP协议配套使用的还有三个协议：

地址解析协议 ARP   (Address Resolution Protocol)

网际控制报文协议 ICMP  (Internet Control Message Protocol)

网际组管理协议 IGMP  (Internet Group Management Protocol)

将网络互相连接起来要使用一些中间设备，中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。根据中间设备所在的层次，可以有以下几种不同的中间设备：

物理层中继系统：转发器(repeater)。

数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。

网络层中继系统：路由器(router)。

网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。

网络层以上的中继系统：网关(gateway)。

IP数据报的格式

一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。

首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。

在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。

地址解析协议ARP

不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。这就需要解决一个问题，如何根据一个机器的IP地址找出其对应的物理地址；或反过来，如何根据物理地址找到其对应的IP地址。地址解析协议ARP与逆地址解析协议RARP就是用来解决这样的问题的。

每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARPcache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表，这个映射表还经常动态更新。

当主机 A 欲向本局域网上的某个主机B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。

如果查不到主机B的IP地址，主机A就会在本局域网上广播发送一个ARP请求分组，本局域网上的所有主机都会收到此ARP请求分组，但是只有主机B会返回一个ARP响应分组，主机A收到后会写入到映射表中。

网际控制报文协议ICMP

为了提高 IP 数据报交付成功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议 ICMP (Internet ControlMessage Protocol)。ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。

ICMP 不是高层协议，而是 IP 层的协议。ICMP 报文作为 IP 层数据报的数据，加上数据报的首部，组成 IP 数据报发送出去。

ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。

ICMP 差错报告报文共有 5 种：

（1）终点不可达

（2）源点抑制(Sourcequench)

（3）时间超过

（4）参数问题

（5）改变路由（重定向）(Redirect)

ICMP 询问报文有两种：

（1）回送请求和回答报文

（2）时间戳请求和回答报文

ICMP的一个重要应用就是分组网间探测PING（Packet Intenet Groper），用来测试两个主机之间的连通性。PING是应用层直接使用网络层ICMP的一个例子。它，没有通过运输层的TCP或UDP。