第4章地址解析.ppt

情况一 1、主机到本网主机：发送主机有分组要发送给同一个网络上的另一个主机，此时一般都知道接收方的IP地址，但不知道其物理地址。 情况二 2、主机到路由器：发送主机要发送分组给另一个网络上的一个主机，这个分组必须先发给默认路由器。默认路由器的IP地址可以查主机的路由表得到，但其物理地址可能还未知。 情况三 3、路由器到路由器：一个路由器收到一个分组，此分组是要发送给不相邻网络上的主机，因此这个分组必须转发给适当的下一跳路由器。下一跳路由器IP地址可以通过查发送路由器的路由表得到，但其物理地址可能还未知。 情况四 4、路由器到主机：一个路由器收到一个分组，要发送给某个相邻网络上的一个主机。此时接收主机的IP可通过查路由器路由表得到，但其物理地址可能未知。 问题分析：这四种情况都需要根据下一节点的IP地址得到其物理地址，以便进行网络接口层的帧的封装，然后通过底层网络正确传输给下一节点。 情况五 网络中可能存在一种无盘计算机，它重启后不知道自己的IP地址，但是可以通过自己的网卡得到自己的物理地址。 第4章 地址解析 IP地址将不同的物理地址统一起来，采用的技术是在各种物理网络技术上覆盖一层软件(IP协议+ARP协议+RARP协议)，将各种物理地址隐藏起来。 但因特网并没有改变底层的物理网络，最终数据还是在物理网络上传输，而在物理网络上传输时使用的仍是物理地址。即因特网在网络层使用IP地址的同时，在物理网络中仍使用物理地址。这样，网络中就同时存在两套地址，而且在这两套地址之间必须建立映射关系。 IP地址又称为逻辑地址，逻辑地址由软件进行处理。建立逻辑地址与物理地址之间映射的方法通常有两种： 静态映射：主要采用地址映射表格来实现逻辑地址与物理地址之间的映射。地址映射表一般由人工方式建立和维护，所以不能适应物理地址和逻辑地址对应关系频繁变化的网络和规模庞大的网络。 动态映射：是在需要地址映射关系时利用某些网络通信协议直接从某些主机上获得映射信息。 因特网采用动态映射的方法进行地址映射。 逻辑地址与物理地址之间的映射称为地址解析(Address resolution)。地址解析包括两个方面的内容： 从IP地址到物理地址的映射 从物理地址到IP地址的映射 TCP/IP用两个协议来实现这两种映射，一个是地址解析协议ARP (Address Resolution Protocol)，另一个是反向地址解析协议RARP (Reverse ARP)。 ARP用于从IP地址到物理地址的映射 RARP用于从物理地址到IP地址的映射 第4章 地址解析 ARP请求帧将包括如下信息： 请求主机的物理地址PA 请求主机的IP地址IA 目的主机的IP地址IB 主机A在本地网络中广播ARP请求帧，请求帧的目的地址为广播地址（如果是以太网，其48位全“1”）。 4.1.2 ARP缓存 如果每次在发送分组前都重复上面ARP的广播请求和单播应答过程，势必会带来较大的开销。广播ARP请求不仅要耗费带宽，而且使得本地网络中的每台主机都要处理该广播帧，或忽略或给出响应帧。 解决：每台主机都维护一个名为ARP高速缓存的本地列表。ARP高速缓存中含有最近使用过的IP地址与物理地址的映射列表。ARP请求和应答方都把对方的地址映射存储在ARP高速缓存中。 使用：当发送IP数据报需要获取目的主机的物理地址时，首先检查它的ARP高速缓存，如果高速缓存中已经存在对应的映射表项，则目的主机的硬件地址可以从ARP高速缓存中获得，主机可以立即发送IP数据报。只有当高速缓存中不存在对应的映射表项时，才广播ARP请求。 创建：由于ARP高速缓存位于内存中，因此每次计算机或路由器重新启动时，都必须重新动态地创建地址映射表。当主机收到一个ARP请求帧或响应帧时，检查它的ARP高速缓存，如果高速缓存中不存在对应的映射表项，则将帧中的发送方的IP地址和物理地址加入到ARP高速缓存中。 1．ARP高速缓存中地址映射表项的超时 问题：由于IP地址与物理地址的映射关系可能因网络接口或IP地址的变化而发生变化，因此地址映射表项存在一个过时的问题。 解决方法：给ARP高速缓存中的每一个表项设置一个超时值，使得每个地址映射表项都有一个生命期。 不同的TCP/IP实现使用不同的超时值，短的仅有几十秒钟，而长的则长达几个小时。超时值越短，系统中出现的ARP请求广播就越多。但若超时值过长，设备不能及时地发现地址映射关系的改变，也可能引起通信问题。 2. 静态ARP表项 静态表项是永不超时的地址映射表项。主要用在一台主机经常向另一台主机发送ARP请求的情况下。 静态表项也有可能发生变化： 当主机接收到ARP