第3讲地址解析协议ARPRARP.ppt

第3讲 地址解析 为何需要地址解析? 在网络层上，主机和路由器用它们的逻辑地址（IP地址）来标识。 在网络接口层上，主机和路由器用它们的物理地址（MAC地址）来标识。 分组交付时,需要通过物理网络才能到达相应主机和路由器。 由此: 将分组交付到一个主机或路由器需要两级地址：逻辑地址和物理地址。我们需要他们之间的互相映射。 建立逻辑地址与物理地址之间映射的方法通常有两种：静态映射和动态映射 静态映射：主要采用地址映射表来实现逻辑地址与物理地址之间的映射。 由于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频繁变化的网络和规模庞大的网络。 动态映射：每当一个机器知道两个地址（逻辑地址或物理地址）中的一个时，就可使用协议将另一个地址找出来。 因特网采用了动态映射的方法进行地址映射。 地址解析(Address resolution)：为逻辑地址与物理地址之间的映射。 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： ARP（地址解析协议）：从IP地址到物理地址的映射 RARP（反向地址解析协议）：从物理地址到IP地址的映射 ARP和RARP在TCP/IP协议族中的位置: 主要内容 ARP工作过程： 问题: 在同一物理网络中，当主机A需要向主机B发送IP数据报时，主机A的IP层要将IP数据报传给数据链路层进行帧封装，封装时要求给出主机B的物理地址 ARP请求帧：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（全“1”）。 ARP应答帧：直接发回给发送ARP请求的主机A 。ARP应答帧包含以下信息： 应答主机的物理地址PB； 应答主机的IP地址IB ； 请求主机的物理地址PA； 请求主机的IP地址IA 3.1.2 ARP高速缓存 ARP工作中存在的问题 如果每次在发送IP数据报前都重复上面的过程，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 为使地址解析时的广播尽可能少，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。 何时使用ARP高速缓存? 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ARP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ARP高速缓存中不存在与该目的IP地址对应的映射表项时，才广播ARP请求。 ARP高速缓存的创建 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ARP高速缓存中不存在对应的映射表项，则将ARP请求帧或响应帧中的发送方的IP地址和物理地址加入到ARP高速缓存中。 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，对于ARP高速缓存中地址映射表项都存在一个过时的问题。 解决 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。 超时值过长，主机又不能及时地发现地址映射关系的改变，也可能会引起问题。 引入静态ARP表项 一种控制地址映射表项超时值的方法是在ARP高速缓存中创建一个静态表项。 静态表项是永不超时的地址映射表项。 静态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。 为了提高效率，减少不必要的开销，可以在ARP高速缓存中创建一个静态表项，使该地址映射表项始终存在于ARP高速缓存中，避免向某一主机发送ARP广播。 与静态表项有关的一些问题： 当主机接收到ARP广播，而且该广播所含的地址信息与当前ARP高速缓存中对应的静态表项不一致时，主机将用新收到的物理地址替代原有的物理地址，并为该表项设置超时值，使其不再是静态表项。 使用arp实用程序可以人工删除静态表项。 重新启动主机也会使静态表项丢失。 静态表项的不足之处是不能很好地适应地址映射的变化。 3.1.3 地址解析实例 在主机通信时, 参与通信的源主机与目的主机可能位