第二章 互聯網底層協議—ARP、RARP、ICMP、IGMP
一、ARP：地址解析協議，Adress Resolution Protocl
ARP用途：32位網絡層IP地址（網絡號+網絡中PC號）是虛地址，只在路由器中有效。IP分組進入物理網絡LAN（或ATM等），LAN網絡硬件不能根據IP地址定位PC-B。當IP分組穿越實際物理網絡（如LAN、DDN、ATM、FR）時到達下站協議地址（路由器或PC）前，IP地址必須先翻譯爲等價的硬件地址，即地址解析。
ARP技術實現：
查表法（ Table Lookup），把地址聯編的信息存儲在內存的一張表中，當需要ARP時查詢表。適用WAN，維護麻煩。
相近計算法（Close-Form Computation)，精心選擇網絡中的IP地址，使之能通過IP地址的簡單計算得出硬件地址。計算效率高，無須維護表，但管理員地址分配麻煩。
消息交換法（Message Exchange)，當解析一個地址時，發出某個地址解析的請求（廣播或定向），另一臺計算機（目的計算機或代理）返回一個應答信息。通用性強，但增加網絡通信量，適用靜態編址網絡。
TCP/IP協議包含了ARP協議，通常採用廣播的消息交換方式，即向網絡中計算機廣播發出請求包，目的IP地址計算機應答返回其硬件地址。
以太網封裝的ARP分組格式
二、RARP：逆地址解析協議，Reverse Adress Resolution Protocl
字面可以想象出RARP是從過程硬件地址獲取IP地址的處理！通常計算機可以從磁盤的配置文件中直接讀取IP地址，但對無盤PC、無盤工作站等情況下，就需要從RARP的方法獲取自身的IP地址。所以， RARP協議是無盤PC、無盤工作站在系統引導時用來獲取IP的。
RARP實現複雜性
APR服務器構成簡單，是TCP/IP內核一部分，由於內核知道計算機的IP地址和硬件地址，所以請求和應答過程很方便。
RAPR服務器要爲所有無盤機提供硬件地址和IP地址的聯編服務，需要放置在磁盤文件中。由於內核一般不讀磁盤文件，所以RAPR服務器功能只有在用戶進程中實現 。RARP概念簡單，但實現與系統有關，而不一定是TCP/IP內核實現的一部分。
以太網封裝的RARP分組格式
基本結構完全和ARP一致，只是在幀類型、操作類型定義不同。
三、ICMP：Internet控制報文協議，Internet Control Message Protocol
IP提供的盡力數據報通信服務無連接服務，而並不能解決網絡低層的數據報丟失、重複、延遲或亂序等問題，TCP在IP基礎建立有連接服務解決以上問題，不能解決網絡故障或其它網絡原因無法傳輸的包的問題。
所以， ICMP設計的本意就是希望對IP包無法傳輸時提供報告，這些差錯報告幫助了發送方瞭解爲什麼無法傳遞，網絡發生了什麼問題，確定應用程序後續操作。
注意：IP中有關於差錯檢測的機制——用於檢測傳輸錯誤的頭部檢驗和。
ICMP的兩級封裝：每個ICMP報文放在IP數據報的數據部分中通過互聯網傳遞，而IP數據報本身放在幀的數據部分中通過物理網絡傳遞。
ICMP報文格式：ICMP定義了五種常用差錯報文和六種詢問報文類型，以及用代碼表達某類型下面不同情況的細分。
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類型（用來標識報文，有15個不同的值） |
代號 |
校驗和（覆蓋整個ICMP報文） |
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ICMP數據（取決於消息類型） ……………… （提供有關報文類型的進一步信息） |
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ICMP應用：有三種基於ICMP的簡單而廣泛使用的應用爲：Ping、Traceroute、MTU測試。Ping是應用層直接使用網絡層ICMP的一個例子，它沒有通過運輸層的TCP或UDP。
四、IGMP：因特網組管理協議，Internet Group Multicast Protocol
IGMP基礎知識：
單播（unicast）：一個主機向網上的單個目的主機發送幀。
廣播（broadcast）：一個主機向網上的所有其它主機發送幀。
多播（multicast）：介於單播和廣播之間，幀僅傳送給屬於多播組的多個主機。
能夠接收發往一個特定多播組地址數據的主機集合稱爲多播組。能夠運行多播協議的路由器稱爲多播路由器（multicast router）。多播路由器可以是一個單獨的路由器，也可以是運行多播軟件的普通路由器。
多播的應用：音頻會議、多媒體會議、數據分發、博奕和模擬、實時數據多播等。
因特網多播地址：D類是專用多播地址，範圍 224.0.0.0-239.255.255.255
因特網組管理協議（IGMP）：一臺主機如何加入或離開多播羣組呢？有一個標準協議——因特網組管理協議，每當主機需要加入或離開某個特定的多播羣組時，該協議允許該主機去通知鄰近的路由器。該協議只用在主機與路由器之間的網絡上。而且，協議只把計算機（不是應用進程）定義爲羣組成員。如果在一給定計算機上有多個進程要加入到一個多播羣組，計算機必須要把接收到的每個數據報復制多個副本給每個進程。只有當最後一個進程離開羣組時，計算機才利用IGMP通知本地的路由器，表明它不再是羣組的成員了。
IGMP報文格式：
IGMP協議優化處理：目的儘量避免多播信息對網絡增加大量開銷。
1、主機和多播路由器的所有通信使用IP多播，只要有可能，攜帶IGMP報文的數據報都使用硬件多播來傳送。
2、多播路由器在探詢組成員關係時，只需要對所有多播組只發一個查詢，而不是對每一個組發送一個查詢，默認125S一次。
多播路由選擇問題的複雜性：
1、IGMP協議只解決多播組的成員關係變化，而沒有涉及多播的路由選擇問題。
2、多播組成員的動態變化，使多播的路由是動態變化的；多播轉發不僅要考慮目的地址，而且還要考慮源地址，以確定複製和轉發副本；多播數據報可能不是組成員主機產生，也可能通過無組成員的網絡。
3、目前採用的多播路由算法思想：尋找從源開始的多播樹，使每個數據報在每條鏈路上傳一次（不兜圈子）。
CSDN博文地址：http://blog.csdn.net/lwlliang/archive/2011/03/13/6246982.aspx
官方博文地址：http://www.17core.com/blog/html/201103/226.html