tcp/ip (五)

5.1 引言
具有本地磁盘的系统引导时，一般是从磁盘上的配置文件中读取I P地址。但是无盘机，
如X终端或无盘工作站，则需要采用其他方法来获得I P地址。
网络上的每个系统都具有唯一的硬件地址，它是由网络接口生产厂家配置的。无盘系统
的R A R P实现过程是从接口卡上读取唯一的硬件地址，然后发送一份R A R P请求（一帧在网络
上广播的数据），请求某个主机响应该无盘系统的I P地址（在R A R P应答中）。
在概念上这个过程是很简单的，但是实现起来常常比A R P要困难，其原因在本章后面介
绍。R A R P的正式规范是RFC 903 [Finlayson et al. 1984]。
5.2 RARP的分组格式
R A R P分组的格式与A R P分组基本一致（见图4 - 3）。它们之间主要的差别是R A R P请求或
应答的帧类型代码为0 x 8 0 3 5，而且R A R P请求的操作代码为3，应答操作代码为4。
对应于A R P，R A R P请求以广播方式传送，而R A R P应答一般是单播( u n i c a s t )传送的。
5.3 RARP举例
在互联网中，我们可以强制s u n主机从网络上引导，而不是从本地磁盘引导。如果在主
机b s d i上运行R A R P服务程序和t c p d u m p命令，就可以得到如图5 - 1那样的输出。用-e参数使
得t c p d u m p命令打印出硬件地址：
图5-1 RARP请求和应答
R A R P请求是广播方式（第1行），而第2行的R A R P应答是单播方式。第2行的输出中a t
s u n表示R A R P应答包含主机s u n的I P地址（1 4 0 . 2 5 2 . 1 3 . 3 3）。
在第3行中，我们可以看到，一旦s u n收到I P地址，它就发送一个T F T P读请求（ R R Q）给
文件8 C F C 0 D 2 1 . S U N 4 C（T F T P表示简单文件传送协议。我们将在第1 5章详细介绍）。文件名
中的8个十六进制数字表求主机s u n的I P地址1 4 0 . 2 5 2 . 1 3 . 3 3。这个I P地址在R A R P应答中返回。
文件名的后缀S U N 4 C表示被引导系统的类型。
t c p d u m p在第3行中指出I P数据报的长度是6 5个字节，而不是一个U D P数据报（实际上是一
个U D P数据报），因为我们运行t c p d u m p命令时带有- e参数，以查看硬件层的地址。在图5 - 1中
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需要指出的另一点是，第2行中的以太网数据帧长度比最小长度还要小（在4 . 5节中我们说过应该
是6 0字节）。其原因是我们在发送该以太网数据帧的系统（b s d i）上运行t c p d u m p命令。应用程
序r a r p d写4 2字节到B S D分组过滤设备上（其中1 4字节为以太网数据帧的报头，剩下的2 8字节是
R A R P应答），这就是t c p d u m p收到的副本。但是以太网设备驱动程序要把这一短帧填充空白字
符以达到最小传输长度（6 0）。如果我们在另一个系统上运行t c p d u m p命令，其长度将会是6 0。
从这个例子可以看出，当无盘系统从R A R P应答中收到它的I P地址后，它将发送T F T P请
求来读取引导映象。在这一点上我们将不再进一步详细讨论无盘系统是如何引导的（第1 6章
将描述无盘X终端利用R A R P、B O O T P以及T F T P进行引导的过程）。
当网络上没有R A R P服务器时，其结果如图5 - 2所示。每个分组的目的地址都是以太网广播地
址。在w h o- 后面的以太网地址是目的硬件地址，跟在t e l l后面的以太网地址是发送端的硬件地址。
请注意重发的频度。第一次重发是在6 . 5 5秒以后，然后增加到4 2 . 8 0秒，然后又减到5 . 3 4
秒和6 . 5 5秒，然后又回到4 2 . 7 9秒。这种不确定的情况一直继续下去。如果计算一下两次重发
之间的时间间隔，我们发现存在一种双倍的关系：从5 . 3 4到6 . 5 5是1 . 2 1秒，从6 . 5 5到8 . 9 7是
2 . 4 2秒，从8 . 9 7到1 3 . 8 0是4 . 8 3秒，一直这样继续下去。当时间间隔达到某个阈值时（大于
4 2 . 8 0秒），它又重新置为5 . 3 4秒。
图5-2 网络中没有RARP服务器的RARP请求
超时间隔采用这样的递增方法比每次都采用相同值的方法要好。在图6 - 8中，我们将看到
一种错误的超时重发方法，以及在第2 1章中将看到T C P的超时重发机制。
5.4 RARP服务器的设计
虽然R A R P在概念上很简单，但是一个R A R P服务器的设计与系统相关而且比较复杂。相
反，提供一个A R P服务器很简单，通常是T C P / I P在内核中实现的一部分。由于内核知道I P地
48使用TCP/IP详解，卷1：协议
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址和硬件地址，因此当它收到一个询问I P地址的A R P请求时，只需用相应的硬件地址来提供
应答就可以了。
5.4.1 作为用户进程的RARP服务器
R A R P服务器的复杂性在于，服务器一般要为多个主机（网络上所有的无盘系统）提供硬
件地址到I P地址的映射。该映射包含在一个磁盘文件中（在U n i x系统中一般位于/ e t c / e t h e r s目
录中）。由于内核一般不读取和分析磁盘文件，因此R A R P服务器的功能就由用户进程来提供，
而不是作为内核的T C P / I P实现的一部分。
更为复杂的是，R A R P请求是作为一个特殊类型的以太网数据帧来传送的（帧类型字段值
为0 x 8 0 3 5，如图2 - 1所示）。这说明R A R P服务器必须能够发送和接收这种类型的以太网数据帧。
在附录A中，我们描述了B S D分组过滤器、S u n的网络接口栓以及S V R 4数据链路提供者接口
都可用来接收这些数据帧。由于发送和接收这些数据帧与系统有关，因此R A R P服务器的实现
是与系统捆绑在一起的。
5.4.2 每个网络有多个RARP服务器
R A R P服务器实现的一个复杂因素是R A R P请求是在硬件层上进行广播的，如图5 - 2所示。
这意味着它们不经过路由器进行转发。为了让无盘系统在R A R P服务器关机的状态下也能引导，
通常在一个网络上（例如一根电缆）要提供多个R A R P服务器。
当服务器的数目增加时（以提供冗余备份），网络流量也随之增加，因为每个服务器对每
个R A R P请求都要发送R A R P应答。发送R A R P请求的无盘系统一般采用最先收到的R A R P应答
（对于A R P，我们从来没有遇到这种情况，因为只有一台主机发送A R P应答）。另外，还有一
种可能发生的情况是每个R A R P服务器同时应答，这样会增加以太网发生冲突的概率。
5.5 小结
R A R P协议是许多无盘系统在引导时用来获取I P地址的。R A R P分组格式基本上与A R P分
组一致。一个R A R P请求在网络上进行广播，它在分组中标明发送端的硬件地址，以请求相应
I P地址的响应。应答通常是单播传送的。
R A R P带来的问题包括使用链路层广播，这样就阻止大多数路由器转发R A R P请求，只返
回很少信息：只是系统的I P地址。在第1 6章中，我们将看到B O O T P在无盘系统引导时会返回
更多的信息：I P地址和引导主机的名字等。
虽然R A R P在概念上很简单，但是R A R P服务器的实现却与系统相关。因此，并不是所有
的T C P / I P实现都提供R A R P服务器。