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第4章 地址解析 互联网地址能够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)，将物理地址隐藏起来。但因特网技术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。 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。这样一来，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。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。 动态映射是在需要获得地址映射关系时利用网络通信协议直接从其他主机上获得映射信息。因特网采用了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，另一个是反向地址解析协议RARP。 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 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（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 4.1.2 ARP缓存 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：为了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。 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。 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。 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，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。但若超时值过长，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。 2. 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。 静态表项也有可能发生变化： 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。 4.1.3 ARP实用程序 通过arp实用程序，可以对ARP高速缓存进行查看和管理。ARP命令可以显示或删除ARP高速缓存中的IP地址与物理地址的映射表项，而且还可以添加静