IP服務-計算機網絡

　　如需轉載請聯繫：fengxw6@mail2.sysu.edu.cn 未經許可，禁止轉載，私人筆記，碼字不易，望理解。 ---Sun Yat-sen University 馮興偉

　　本節主要就講網絡層的各類IP服務協議。

　　1.　ARP

　　英文全程Address Resolution Protocol，地址解析協議。

　　咱們知道局域網中發送的是數據幀，數據幀的格式以前也已經學過，知道目的主機的MAC地址才能夠發送數據幀，

　　那這個目標MAC地址是如何得到的呢？就是ARP協議來得到的。

　　ARP協議的基本功能就是經過目標設備的IP地址，查詢目標設備的MAC地址。

　　下面給個形象的例子：ARP報文是主機發送出來的，在該主機只知道對方的IP地址且想知道對方的MAC地址時，它以廣播的方式將ARP請求發送到本身所在網段的各個節點。當有主機響應時，回發的報文是單播發送。

　　

　　　若是查詢對象不在同一個局域網，那怎麼辦呢？

　　  因此出現了ARP代理（Proxy ARP）

　　　以下圖：路由器收到ARP Request時，若發現查詢的目的IP地址在不一樣子網，路由器會扮演代理的ARP的角色，用路由器本身的接口MAC地址代爲回答，告訴查詢者它所要作的MAC地址。

　　

　　爲何要有ARP代理？路由器的一個重要功能是把局域網廣播包限制在該網內，不讓擴散，不然會形成網絡風暴。ARP Request是個廣播包，它詢問的對象若在同一個局域網內，就會回答。

　　2.　RARP

　　英文全稱Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析協議。

　　反向地址解析協議將局域網中的某個主機的物理地址轉換成IP地址。該協議普遍用於獲取無盤工做站的IP地址。

　　以下圖：局域網中有一臺主機只知道物理地址不知道IP地址，那麼其能夠用RARP協議發出徵求自身IP地址的廣播請求，而後RARP服務器回答。

　　

　　3.　BOOTP

　　英文全稱Bootstrap Protocol，引導程序協議，爲DHCP協議前身。

　　BOOTP主要用於無盤工做站的局域網中，讓無盤工做站能夠從一箇中心服務器上得到IP地址，該協議能夠動態的爲無盤工做站分配IP地址，無需管理員去設置靜態IP地址。直接看圖，很好理解：

　　

　　4.　DHCP

　　Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議。

　　用於主機在加入網絡時動態租用IP地址。

　　下面主要結合圖講解DHCP的工做過程：

　　(1).　當DHCP客戶端第一次登陸網絡時，即客戶端上沒有任何IP地址數據時，會經過發送一個DHCP discover數據包，

　　數據包包含主機名以及MAC地址等信息，因其還不知道本身處於哪一個網絡中，因此DHCP discover數據包封裝的源地址爲

　　0.0.0.0，目的地址爲255.255.255.255，再加上其餘信息，向網絡進行廣播。

　　(2). 　當DHCP 服務器監聽到客戶端發出的DHCP discover廣播後，服務器會從尚未租用出去的IP地址中，選擇最前的

　　閒置IP地址，連同其餘信息，封裝成一個DHCP offer數據包（包含IP地址，子網掩碼，租期，DNS等等信息），DHCP offer

　　仍然是以廣播的方式進行通信，同時服務器爲客戶端保留其提供的IP地址，不會爲其餘客戶端分配次IP地址。

　　(3).　 若是客戶端收到網絡中多臺DHCP服務器的響應，通常會從中挑選最早到達的DHCP offer，並向網絡發送一個DHCP

　　request數據包（包含接受租用的IP地址，提供IP地址的服務器地址等信息），告訴網絡中全部的DHCP服務器，它將接受哪一

　　臺服務器提供的IP地址，全部其餘的DHCP服務器撤銷它們的提供以便將IP地址提供給下一次IP租用請求。此時，因爲尚未獲得

　　DHCP Server的最後確認，客戶端仍然使用0.0.0.0爲源IP地址，255.255.255.255爲目標地址進行廣播。

　　(4).　當DHCP Server接收到客戶端的DHCP REQUEST以後，會廣播返回給客戶端一個DHCP ack消息包，代表已經接受客戶端

　　的選擇，並將這一IP地址的合法租用以及其餘的配置信息都放入該廣播包發給客戶機。

　　5.　HSRP

　　英文全稱Hot Standby Router Protocol，熱備份路由協議。思科的專有協議。

　　HSRP容許多臺路由器共享虛擬IP和MAC地址，把多臺路由器組成一個「熱備份組」，造成一個虛擬路由器。

　　這個組內只有一個路由器是Active(活動)的，並由它來轉發數據包，若是活動路由器發生了故障，備份路由器將成爲活動路由器。從網絡內的主機來看，網關並無改變。

　　HSRP的部分重要特性以下：

　　(1).　Virtual IP address and virtual MAC active on the Master router.

　　　　　Standby routers listen for Hellos from the Active router, defaulting to a 3-second hello interval and 10-second dead interval.

　　(2).　HSRP路由器利用Hello包來互相監聽各自的存在。當路由器長時間沒有接收到Hello包時，就認爲活動路由器故障，

　　　　  備份路由器就會成爲活動路由器。HSRP協議利用優先級決定哪一個路由器成爲活動路由器。若是一個路由器的優先級

　　　　　比其它路由器的優先級高，則該路由器成爲活動路由器。路由器的默認優先級是100(優先級範圍是1-255)。

　　(3).　支持端口追蹤機制，端口追蹤使得Active路由器發現其端口失效或鏈路出問題後，會把本身的優先級減掉一個預先設定好的值，好比最開始active是120，

　　　　   而standby爲100，那麼當active的端口鏈路失效後，假設預設值爲30，active那臺路由器會減掉設置好的30，變成90，此時standby上100>90,故備份

　　　　　路由器成爲active路由器。

　　(4).　在一個接口上設置多個熱備份組，會啓動負載均衡策略。

　　放兩個圖：

　　一個熱備份組：

　　

　　兩個熱備份組帶負載均衡：

　　

　　關於HSRP有注意的點是：

　　

　　虛擬IP地址和組內路由器的接口IP地址應在一個局域網內的相同子網中。

　　虛擬IP地址必須和組內路由器的接口IP地址不一樣。

　　6.　VRRP

　　英文全稱：Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由冗餘協議。思科專利。

　　和HSRP的同樣的，差異以下：

　　VRRP uses a multicast virtual MAC address (0000.5E00.01xx, where xx is the hex VRRP group number).

　　VRRP uses the IOS object tracking feature, rather than its own internal tracking mechanism, to track interface states for failover purposes.

　　VRRP defaults to use pre-emption, but HSRP defaults to not use pre-emption. Both can be configured to either use pre-emption or not.

　　The VRRP term Master means the same thing as the HSRP term Active.

　　In VRRP, the VRRP group IP address is the interface IP address of one of the VRRP routers.