读<Wireshark数据包分析实战-第3版>之协议 ICMP,STP,DHCP

ICMP

ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）是一个网络层协议，用于在IP 主机和路由器之间传递控制消息。它主要负责提供关于网络通信问题的反馈，如无法到达的目标主机、不可达的网络等。ICMP 位于 TCP/IP 协议栈中的第三层，即网络层。

ICMP有许多类型的消息，常见的包括：

1. Echo Request（回显请求）和 Echo Reply（回显应答）：这两种消息在ping命令中被广泛使用。当您 ping 一个 IP 地址时，发送方向目标地址发送一个 ICMP Echo Request 消息。如果目标主机可达，它会发送一个 ICMP Echo Reply 消息作为响应。这可以帮助检测网络连通性和延迟。

2. Destination Unreachable（目的地不可达）：当数据包无法正确送达目标主机时，路由器或目标主机可能会发送此类型的消息。这可能是因为网络故障、路由问题或目标主机关闭等原因。

3. Time Exceeded（超时）：当数据包在网络中传输时间过长（超过其生命周期，即 TTL 值减少至0）时，路由器会发送此类型的消息。这有助于避免因为循环路由等问题导致的数据包持续在网络中传输。

ICMP 并不直接与应用程序交互，而是为其他层次的协议提供错误报告和诊断功能。使用 ICMP，系统管理员可以检测网络问题并帮助诊断潜在的连接问题。

STP

STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是一种网络协议，用于防止局域网（LAN）中的环路（loop）现象。环路会导致广播风暴和重复数据传输，消耗网络资源并影响网络性能。

STP 最初由 Dr. Radia Perlman 在 1985 年发明，后来成为 IEEE 802.1D 标准。STP 的工作原理是通过在 LAN 中创建一个无环拓扑结构（即生成树），从而有效地阻止环路产生。生成树协议会选择一个根桥（Root Bridge），然后基于路径成本（path cost）计算出到达根桥的最佳路径。

STP 通过以下几个步骤实现环路防止：

1. 选举根桥：比较所有交换机的桥ID（Bridge ID），具有最低桥ID的交换机被选为根桥。
2. 选举根端口：非根桥设备上，与路径成本最小的接口被选为根端口。
3. 选举指定端口：每个网络段选取与路径成本最小的接口作为指定端口。
4. 状态确定：将未被选为根端口或指定端口的接口置于阻塞状态（Blocking state），以阻止环路产生。

STP 防止了环路产生，但也带来了一定延迟，因为网络拓扑变化时需要重新计算生成树。为了改进 STP 的性能和可扩展性，后来出现了许多生成树协议的变种，如 RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）和 MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议）。这些变种在很大程度上提高了收敛速度和网络灵活性。

DHCP

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一种用于自动分配IP地址和其他网络配置信息给局域网中的设备的网络协议。通过使用DHCP，设备在加入网络时可以自动获取分配给它们的IP地址、子网掩码、默认网关以及DNS服务器等信息。这简化了网络管理过程，并有助于防止地址冲突。

当一个设备加入支持DHCP的网络时，该设备会执行以下操作：

1. DHCP发现：设备向网络发送DHCP发现报文，寻找可用的DHCP服务器。
2. DHCP提供：收到发现报文的DHCP服务器会响应并发送DHCP提供报文，包含一个分配给客户端设备的IP地址和其他DHCP选项（如子网掩码、默认网关等）。
3. DHCP请求：设备选择其中一个提供报文，并向相应的DHCP服务器发送DHCP请求报文，请求分配提供的IP地址。
4. DHCP确认：DHCP服务器确认分配的IP地址，并发送DHCP确认报文至设备。此时，设备更新其网络设置并使用分配的IP地址进行通信。

DHCP服务器通常可以在路由器、专用服务器或其他网络设备上运行。管理员可以配置DHCP服务器的地址池、租期及其他相关设置。地址池是用于分配给设备的可用IP地址范围。租期是设备可以保留所分配IP地址的时间，租期到期后，设备需要重新请求DHCP服务器分配IP地址。