地址解析协议ARP

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1、第7章 地址解析协议ARP为什么要进行IP地址到物理地址的映射？1、IP地址屏蔽物理网络地址的差异，为上层用户提供“统一”的地址形式。2、IP地址屏蔽物理网络地址差异通过在物理网络上覆盖一层IP软件实现。3、互联网不对物理地址做任何修改。4、高层软件利用IP地址指定源地址和目的地址。5、低层物理网络利用物理地址指定源地址和目的地址。IP地址映射到物理地址的实现方法1.物理网络可以根据自身的特点选择适合的实现方法：静态表格、直接映射、动态映射等。2.以太网采用的方法：地址解析协议ARP充分利用以太网的广播能力，将IP地址与物理地址进行动态联编。7.1ARP协议的基本思想如图7.1所示，当主

2、机A要与IP地址（IB）的主机B通信，但主机A不知道主机B的MAC地址(PB)，要查询主机B的物理地址PB时，主机A首先广播发送一个特殊的数据包（ARP请求数据包），要求IP地址为IB的主机返回自己的物理地址PB。包括主机B在内的所有主机都接收到这个查询请求。主机B识别出该请求信息，发送一个包含有它自己的IP地址IB和其物理地址PB的映射关系的ARP响应信息包给主机A。A得到B的物理地址后，就可以把数据包封装成帧直接发送给主机B。图7.1ARP协议的基本思想7.2ARP协议的改进1.高速缓存技术• 主机使用cache保存已知的ARP表项• 主机获得其他IP地址与物理地址映射关系后将其存入

3、该cache• 发送时先检索cache，若找不到再利用ARP解析• 利用计时器保证cache中ARP表项的“新鲜性”2.其他改进技术• 收到ARP请求后,目的主机将源主机的IP地址与物理地址的映射关系存入自己cache中• ARP请求是广播发送的，所有主机都会收到该请求。它们也可将该源主机的IP地址与物理地址的映射关系存入各自的cache• 主机启动时可以主动广播自己的IP地址与物理地址的映射关系7.3完整的ARP工作过程如图7.2所示，假设在一个以太网上的4台计算机，分别是计算机A、B、X和Y，通过TCP/IP协议进行通信，那么双方的数据链路层必须知道对方的MAC地址。每台计算机都要在

4、各自的高速缓存区中存放一张IP地址到MAC地址的转换表，称ARP表。其中存放着最近用到的一系列和它通信的同一子网的计算机的IP地址和MAC地址的映射。在主机初始启动时，ARP表为空。现在源端计算机A（IP地址为192.168.3.1）要和IP地址为192.168.3.2的计算机B通信。在计算机A发送信息前，必须首先得到计算机B的IP地址与MAC地址的映射关系。ARP协议工作过程如下： 图7.2完整的ARP工作过程（1）主机A首先查看自己的高速缓存中的ARP表，看其中是否有与192.168.3.2对应的ARP表项。如果找到，则直接利用该ARP表项中的MAC值把IP数据包封装成帧发送给主机B

5、。（2）主机A如果在ARP表中找不到对应的地址项，则创建一个ARP请求数据包，并以广播方式发送（把以太帧的目的地址设置为FF-FF-FF-FF-FF-FF）。包中有需要查询的计算机的IP地址（192.168.3.2），以及主机A自己的IP地址和MAC地址。（3）包括计算机B在内的属于192.168.3.0网络上的所有计算机都收到A的ARP请求包，然后将计算机A的IP地址与MAC地址的映射关系存入各自的ARP表中。（4）计算机B创建一个ARP响应包，在包中填入自己的MAC地址，直接发送给主机A。（5）主机A收到响应后，从包中提取出所需查询的IP地址及其对应的MAC地址，添加到自己的ARP表

6、中。并根据该MAC地址所需要发送的数据包封装成帧发送出去。ARP表的内容是定期更新的，如果一条ARP表项很久没有使用了，则它将被从ARP表中删除。