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sniffer幫助理解子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關與ARP協(xié)議的作用

云知道

通過簡單的實驗深入透析子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關與ARP協(xié)議的作用

子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關與ARP協(xié)議的概念和工作原理是學習網(wǎng)絡知識的初學者首先碰到的幾個重要的知識點，其中子網(wǎng)掩碼與ARP協(xié)議的作用和基本工作原理更是思科網(wǎng)絡技術學院教程Semester 1中的重點與難點，初學者往往難以一下子把握這些抽象復雜的機理 。因此很有必要通過實驗來幫助學員更加深入直觀地了解子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關與ARP協(xié)議的基本概念與工作原理 。

在對實驗進行講解之前，首先對子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關與ARP協(xié)議的基本知識進行概述 。

子網(wǎng)掩碼(Subnet Mask)

子網(wǎng)掩碼的主要功能是告知網(wǎng)絡設備，一個特定的IP地址的哪一部分是包含網(wǎng)絡地址與子網(wǎng)地址，哪一部分是主機地址 。網(wǎng)絡的路由設備只要識別出目的地址的網(wǎng)絡號與子網(wǎng)號即可作出路由尋址決策，IP地址的主機部分不參與路由器的路由尋址操作，只用于在網(wǎng)段中唯一標識一個網(wǎng)絡設備的接口 。本來，假如網(wǎng)絡系統(tǒng)中只使用A、B、C這三種主類地址，而不對這三種主類地址作子網(wǎng)劃分或者進行主類地址的匯總，則網(wǎng)絡設備根據(jù)IP地址的第一個字節(jié)的數(shù)值范圍即可判定它屬于A、B、C中的哪一個主類網(wǎng)，進而可確定該IP地址的網(wǎng)絡部分和主機部分，不需要子網(wǎng)掩碼的輔助 。
但為了使系統(tǒng)在對A、B、C這三種主類網(wǎng)進行了子網(wǎng)的劃分，或者采用無類別的域間選路技術(Classless Inter-Domain Routing，CIDR)對網(wǎng)段進行匯總的情況下，也能對IP地址的網(wǎng)絡及子網(wǎng)部分與主機部分作正確的區(qū)分，就必須依靠于子網(wǎng)掩碼的幫助 。
子網(wǎng)掩碼使用與IP相同的編址格式，子網(wǎng)掩碼為1的部分對應于IP地址的網(wǎng)絡與子網(wǎng)部分，子網(wǎng)掩碼為0的部分對應于IP地址的主機部分 。將子網(wǎng)掩碼和IP地址作“與”操作后，IP地址的主機部分將被丟棄，剩余的是網(wǎng)絡地址和子網(wǎng)地址 。例如，一個IP分組的目的IP地址為：10.2.2.1，若子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0，與之作“與”運算得：10.2.2.0，則網(wǎng)絡設備認為該IP地址的網(wǎng)絡號與子網(wǎng)號為：10.2.2.0 。


網(wǎng)關(Gateway)

在Internet中的網(wǎng)關一般是指用于連接兩個或者兩個以上網(wǎng)段的網(wǎng)絡設備，通常使用路由器(Router)作為網(wǎng)關 。在TCP/IP網(wǎng)絡體系中，網(wǎng)關的基本作用是根據(jù)目的IP地址的網(wǎng)絡號與子網(wǎng)號，選擇最佳的出口對IP分組進行轉發(fā)，實現(xiàn)跨網(wǎng)段的數(shù)據(jù)通信 。在Semester 1中只需要對網(wǎng)關的基本作用有所了解，在Semester 2中還將對路由器的工作機理和配置過程作具體的論述 。


ARP協(xié)議(Address Resolution Protocol)

在以太網(wǎng)(Ethernet)中，一個網(wǎng)絡設備要和另一個網(wǎng)絡設備進行直接通信，除了知道目標設備的網(wǎng)絡層邏輯地址(如IP地址)外，還要知道目標設備的第二層物理地址(MAC地址) 。ARP協(xié)議的基本功能就是通過目標設備的IP地址，查詢目標設備的MAC地址，以保證通信的順利進行 。
當一個網(wǎng)絡設備需要和另一個網(wǎng)絡設備通信時，它首先把目標設備的IP地址與自己的子網(wǎng)掩碼進行“與”操作，以判定目標設備與自己是否位于同一網(wǎng)段內 。假如目標設備在同一網(wǎng)段內，并且源設備沒有獲得與目標IP地址相對應的MAC地址信息，則源設備以第二層廣播的形式(目標MAC地址為全1)發(fā)送ARP請求報文，在ARP請求報文中包含了源設備與目標設備的IP地址 。同一網(wǎng)段中的所有其他設備都可以收到并分析這個ARP請求報文，假如某設備發(fā)現(xiàn)報文中的目標IP地址與自己的IP地址相同，則它向源設備發(fā)回ARP響應報文，通過該報文使源設備獲得目標設備的MAC地址信息 。
假如目標設備與源設備不在同一網(wǎng)段，則源設備首先把IP分組發(fā)向自己的缺省網(wǎng)關(Default Gateway)，由缺省網(wǎng)關對該分組進行轉發(fā) 。假如源設備沒有關于缺省網(wǎng)關的MAC信息，則它同樣通過ARP協(xié)議獲取缺省網(wǎng)關的MAC地址信息 。

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