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    Einführung in die TCP / IP-Protokollarchitektur

     

    1. TCP / IP-Protokollstapel


    Vierschichtmodell
    Das TCP / IP-Protokoll folgt einem vierschichtigen Modellkonzept: Anwendungsschicht, Transportschicht, Verbindungsschicht und Netzwerkschnittstellenschicht.

     

    Netzwerkschnittstellenschicht: Die Basisschicht des Modells ist die Netzwerkschnittstellenschicht. Verantwortlich für das Senden und Empfangen von Datenrahmen, die unabhängige Netzwerkinformationsübertragungseinheiten sind. Die Netzwerkschnittstellenschicht platziert den Frame im Netzwerk oder entfernt den Frame aus dem Netzwerk.

     

    Verbindungsschicht: Das Verbindungsprotokoll kapselt Datenpakete in Internet-Datagramme und führt die erforderlichen Routing-Algorithmen aus.

     

    Es gibt vier Verbindungsprotokolle:

       Internet Protocol IP: Verantwortlich für die Adressierung und Weiterleitung von Datenpaketen zwischen dem Host und dem Netzwerk.

      Adressauflösungsprotokoll ARP: Ermitteln Sie die Hardware-Hostadresse im selben physischen Netzwerk.

       Internet Control Message Protocol ICMP: Senden Sie Nachrichten und melden Sie Übertragungsfehler von Datenpaketen.

       Interconnection Group Management Protocol IGMP: Wird von IP-Hosts verwendet, um Hostgruppenmitglieder an den lokalen Multicast-Router zu melden.

     

    Transportschicht: Das Transportprotokoll bietet eine Kommunikationssitzung zwischen Computern. Die Wahl des Übertragungsprotokolls hängt von der Datenübertragungsmethode ab.

     

    Zwei Übertragungsprotokolle:

       Übertragungssteuerungsprotokoll TCP: Bietet zuverlässige Kommunikationsverbindungen für Anwendungen. Es eignet sich zum gleichzeitigen Übertragen einer großen Datenmenge. Und geeignet für Anwendungen, die eine Antwort erfordern.

       User Datagram Protocol UDP: Bietet verbindungslose Kommunikation und garantiert keine zuverlässige Übertragung von Paketen. Es ist für die gleichzeitige Übertragung einer kleinen Datenmenge geeignet, und die Zuverlässigkeit liegt in der Verantwortung der Anwendungsschicht.

    Anwendungsschicht: Anwendungen greifen über diese Schicht auf das Netzwerk zu.

     

    Netzwerkschnittstellentechnologie

      IP verwendet die Netzwerkgeräteschnittstellenspezifikation NDIS, um IP an die Netzwerkschnittstellenschicht zu senden, um WAN- und lokale Netzwerkschnittstellentechnologien zu unterstützen.

     

    Serielles Leitungsprotokoll

       TCP / IPG verwendet im Allgemeinen das serielle Internetleitungsprotokoll SLIP oder das Punkt-zu-Punkt-Protokoll PPP für die Datenübertragung auf der seriellen Leitung.

     

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    2.ARP
    Um im Netzwerk zu kommunizieren, muss der Host die Hardwareadresse des anderen Hosts kennen. Bei der Adressauflösung wird die Host-IP-Adresse einer Hardwareadresse zugeordnet. Das Adressauflösungsprotokoll ARP wird verwendet, um die Hardwareadressen von Hosts im selben physischen Netzwerk abzurufen.

     

    Die Host-IP-Adresse wird in die Hardwareadresse aufgelöst:

    (1) Wenn ein Host mit einem anderen Host kommunizieren möchte, initiiert er eine ARP-Anforderung. Wenn die IP feststellt, dass die IP-Adresse lokal ist, durchsucht der Quellhost den ARP-Cache nach der Hardwareadresse des Zielhosts.

    (2) Wenn die Zuordnung nicht gefunden wird, erstellt ARP eine Anforderung. Die IP-Adresse und die Hardwareadresse des Quellhosts werden in die Anforderung aufgenommen. Die Anfrage wird gesendet, damit alle lokalen Hosts sie empfangen und verarbeiten können.

    (3) Jeder Host im lokalen Netzwerk empfängt die Sendung und sucht nach einer passenden IP-Adresse.

    (4) Wenn der Zielhost feststellt, dass die IP-Adresse in der Anforderung mit seiner eigenen übereinstimmt, sendet er direkt eine ARP-Antwort, um seine eigene Hardwareadresse an den Quellhost zu übergeben. Aktualisieren Sie den ARP-Cache mit der IP-Adresse und der Hardwareadresse des Quellhosts. Nach Erhalt der Antwort stellt der Quellhost die Kommunikation her.

     

    Lösen Sie die Remote-IP-Adresse auf

     

    Hosts in verschiedenen Netzwerken kommunizieren miteinander, und der ARP-Broadcast ist das Standard-Gateway des Quellhosts.

    Wenn die Ziel-IP-Adresse ein Remote-Netzwerkhost ist, sendet ARP die Adresse eines Routers.

     

    (1) Wenn die Kommunikationsanforderung initialisiert wird, ist bekannt, dass die Ziel-IP-Adresse eine entfernte Adresse ist. Der Quellhost wird in der lokalen Routing-Tabelle durchsucht. Wenn nicht, wird der Quellhost als IP-Adresse des Standard-Gateways betrachtet. Suchen Sie das Gateway, das dem ARP-Cache entspricht

    (2) Wenn kein Datensatz des Gateways gefunden wird, sendet ARP eine Anforderung für die Gateway-Adresse anstelle der Adresse des Zielhosts. Der Router antwortet auf die ARP-Anfrage des Quellhosts mit seiner eigenen Hardwareadresse. Der Quellhost sendet das Datenpaket zur Übertragung an das Netzwerk des Zielhosts an den Router und erreicht schließlich den Zielhost.

    (3) Auf dem Router bestimmt die IP, ob die Ziel-IP-Adresse lokal oder remote ist. Wenn es lokal ist, verwendet der Router ARP (Cache oder Broadcast), um die Hardwareadresse zu erhalten. Wenn es sich um eine Remote-Verbindung handelt, sucht der Router das Gateway in seiner Routing-Tabelle und verwendet dann ARP, um die Hardwareadresse des Gateways abzurufen. Das Datenpaket wird direkt an den nächsten Zielhost gesendet.

    (4) Nachdem der Zielhost die Anforderung empfangen hat, bildet er eine ICMP-Antwort. Da sich der Quellhost im Remote-Netzwerk befindet, wird das Gateway des Quellhost-Netzwerks in der lokalen Routing-Tabelle durchsucht. Nach dem Auffinden des Gateways erhält ARP seine Hardwareadresse.

    (5) Befindet sich die Hardwareadresse dieses Gateways nicht im ARP-Cache, wird sie über ARP-Broadcast abgerufen. Sobald die Hardwareadresse erhalten wurde, wird die ICMP-Antwort an den Router und dann an den Quellhost gesendet.

     

    ARP-Cache

     

    Um die Anzahl der Broadcasts zu verringern, speichert ARP die Adresszuordnung zur Sicherung im Cache. Der ARP-Cache speichert dynamische Elemente [next] und statische Elemente. Dynamische Elemente werden automatisch hinzugefügt und gelöscht, während statische Elemente in CACHE verbleiben, bis der Computer neu gestartet wird.

     

    Der ARP-Cache reserviert immer die Hardware-Broadcast-Adresse (0xffffffffffffh) als permanenten Eintrag für das lokale Subnetz.

    Mit diesem Element kann der Host ARP-Broadcasts empfangen. Beim Anzeigen des Caches wird das Element nicht angezeigt.

    Der Lebenszyklus jedes ARP-Cache-Datensatzes beträgt 10 Minuten und wird gelöscht, wenn er nicht innerhalb von 2 Minuten verwendet wird. Wenn die Cache-Kapazität voll ist, löschen Sie den ältesten Datensatz.

    Fügen Sie statische (permanente) Datensätze hinzu

    Durch Hinzufügen statischer ARP-Einträge kann die Anzahl der ARP-Anforderungen für den Zugriff auf den Host reduziert werden.

    ARP-Paketstruktur

    Die Felder der ARP-Struktur lauten wie folgt:

    Hardwaretyp - Der Typ der verwendeten Hardware (Netzwerkzugriffsschicht).

    Protokolltyp - Das Protokoll im Analyseprozess verwendet den Wert des Ethertyps.

    Hardwareadressenlänge - Die Bytelänge der Hardwareadresse. Für Ethernet und Token Ring beträgt die Länge 6 Byte.

    Protokolladressenlänge - Die Länge des Protokolladressbytes, die Länge der IP beträgt 4 Bytes.

    Operationsnummer - Geben Sie das Feld der aktuellen Operation an.

    Hardwareadresse des Absenders - die Hardwareadresse des Absenders.

     

     

     

     

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