ARP协议学习(一)解答.ppt

* * * * ARP协议 引言 在以太网协议中规定，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。而在TCP/IP协议栈中，网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。这就导致在以太网中使用IP协议时，数据链路层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中，只包含目的主机的IP地址。因此需要能够将逻辑地址和相应的物理地址之间进行映射。完成这样的映射可使用静态映射和动态映射。 引言 静态映射：创建一个表，存储逻辑地址和物理地址的关联关系。然后将网络上的每个主机都存储这个表。缺点是映射表必须周期的更新，增加了网络的开销 动态映射：地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP ARP 48bit MAC地址 32bit IP地址 RARP 什么是ARP ARP，Address Resolution Protocol即地址解析协议，实现通过IP地址得知其物理地址。在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网路上传送，必须知道对方目的主机的物理地址。这样就存在把IP地址变换成物理地址的地址转换问题。以以太网环境为例，为了正确地向目的主机传送报文，必须把目的主机的32位IP地址转换成为48位以太网的地址。这就需要在互连层有一组服务将IP地址转换为相应物理地址，这组协议就是ARP协议。 Arp只有两种封包：arp request和arp reply ARP-分组格式 ARP 分组格式 硬件类型：16bit，定义网络类型。以太网是类型 1，取值0x0001。 协议类型： 16bit，定义协议类型。对应IPv4协议，值为 0x0800。 硬件长度：8bit，定义以字节为单位的物理（硬件）地址长度，即n的值。以太网是6。 协议长度：8bit，定义以字节为单位的逻辑（协议）地址长度，即m的值。IPv4的值为4。 操作码：16bit，定义分组的类型。ARP请求为0x0001， ARP应答为0x0002。 RARP请求为0x0003， RARP应答为0x0004。 ARP-分组格式 发送方硬件地址、发送方协议地址、目的硬件地址和目的协议地址:它们是可变长度字段。源和目的硬件地址对应以太网都是48位地址。源和目的协议地址对应IPv4协议是32位地址。 ARP-分组格式 问题：对于ARP请求报文，目的硬件地址填充什么值？ 对于一个 ARP 请求来说，除目的硬件地址外的所有其他字段都有填充值。当系统收到一份目的为本机的ARP 请求报文后，它就把硬件地址填进去，然后用两个发送端地址分别替换两个目的地址，并把操作字段置为2，最后把它发送回去。 思考：各字段的填充值是什么？ ARP-封装 ARP/RARP分组直接封装在链路帧中 ARP-工作原理 每台主机或路由器都有一个ARP缓存表，用来保存IP地址与MAC地址的对应关系。 以主机A（192.168.1.5）向主机（192.168.1.1）发送数据为例。当发送数据时，主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了，也就知道了目标MAC地址，直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了； ARP-工作原理 如果在ARP缓存表中没有找到目标IP地址，主机A就会在网络上发送一个广播arp request，请求包中包含了A主机的ip地址和mac地址。 网络上其他主机并不响应ARP询问，直接丢弃，只有主机B接收到这个帧时，才以单播方式向主机A做出回应arp reply，并带上自己的ip和mac地址，而B主机收到A的请求包时也会将A主机的IP与MAC对应关系保存在自己的缓存区 ARP-工作原理 A收到B的回应包后便可得知B的MAC地址，将其存入ARP缓存。此后A再向B发送数据时，就可以直接从缓存表中查找B的地址了，然后直接把数据发送给B。 由于B在接收A的请求时也保存了A的地址信息，因此B要向A发送数据也可以直接从缓存表中查找。 ARP缓存表设置了生存时间TTL，在一段时间内（一般15到20分钟，跟操作系统有关）如果表中的某一行没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。 ARP工作原理 ARP的操作示意图 ARP高速缓存 问题：发送端往往有多个IP数据报发送到同一个目的端。如果对发送到同一个主机或路由器的每一个数据报都使用ARP，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。 。 ARP高速缓存 可以使用ARP高速缓存表解决这个问题。 每个主机或路由器上都有一个 ARP 高速缓存表。这个高速缓存表存放最近 Internet 地址到硬件地址之间的映射记录。高速缓存表中每一项