地址解析協議 ARP和逆地址解析協議RARP

1.基本關系：

2.地址解析協議 ARP的實現過程：

不管網絡層使用的是什麼協議，在實際網絡的鍊路上傳送數據幀時，最終還是必須使用硬件地址。

‚每一個主機都設有一個 ARP高速緩存(ARP cache)，裡面有所在的局域網上的各主機和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。

ƒ當主機 A 欲向本局域網上的某個主機B發送IP數據報時，就先在其ARP高速緩存中查看有無主機B的 IP地址。如有，就可查出其對應的硬件地址，再将此硬件地址寫入MAC幀，然後通過局域網将該MAC幀發往此硬件地址。

3.ARP 高速緩存的作用

為了減少網絡上的通信量，主機 A 在發送其 ARP請求分組時，就将自己的IP地址到硬件地址的映射寫入ARP請求分組。

‚當主機 B 收到A的 ARP請求分組時，就将主機A的這一地址映射寫入主機B自己的ARP高速緩存中。這對主機B以後向A發送數據報時就更方便了。

5.ARP協議注意到的問題：

ARP 是解決同一個局域網上的主機或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。

如果所要找的主機和源主機不在同一個局域網上，那麼就要通過 ARP 找到一個位于本局域網上的某個路由器的硬件地址，然後把分組發送給這個路由器，讓這個路由器把分組轉發給下一個網絡。剩下的工作就由下一個網絡來做。

從IP地址到硬件地址的解析是自動進行的，主機的用戶對這種地址解析過程是不知道的。

隻要主機或路由器要和本網絡上的另一個已知 IP 地址的主機或路由器進行通信，ARP協議就會自動地将該IP地址解析為鍊路層所需要的硬件地址。

6.使用 ARP 的四種典型情況

(1)發送方是主機，要把IP數據報發送到本網絡上的另一個主機。這時用ARP找到目的主機的硬件地址。

(2)發送方是主機，要把 IP 數據報發送到另一個網絡上的一個主機。這時用ARP找到本網絡上的一個路由器的硬件地址。剩下的工作由這個路由器來完成。

(3)發送方是路由器，要把 IP 數據報轉發到本網絡上的一個主機。這時用ARP找到目的主機的硬件地址。

(4)發送方是路由器，要把 IP數據報轉發到另一個網絡上的一個主機。這時用ARP找到本網絡上的一個路由器的硬件地址。剩下的工作由這個路由器來完成。

7.ARP數據報消息格式

網絡上的每台主機或設備都有一個或多個IP地址。IP地址是網絡層的地址，在網絡層，數據被組裝成IP包。但是發送IP包需要物理設備的支持（通常是Ethernet設備，在本課程設計中我們指定為Ethernet設備），即發送端必須知道目的物理地址才能将IP包發送出去，所以需要一種将IP地址映射為物理地址的機制。ARP協議就是用來完成這個任務的。ARP協議能夠在同一個物理網絡中，在給定目的主機或設備的IP地址的條件下，得到目的主機或設備的物理地址。ARP協議的數據包格式如圖1所示：

圖1 數據報的消息格式

下面對數據包的各個部分進行說明

硬件類型：指定硬件接口類型。例如，值為1表示Ethernet

協議類型：指定發送方支持的上層協議的類型

物理地址長度：指定物理（硬件）地址的長度

協議地址長度：網絡層協議的地址長度。若為IP協議，其值為4

操作：指定ARP的操作類型，例如，1表示ARP請求，2表示ARP應答

源物理地址：指定發送方的IP地址

目的物理地址：指定目的物理地址。

目的IP地址：指定目的IP地址

ARP分組必須在數據鍊路層中被封裝成偵，才能發送出去封裝

8.ARP協議工作流程

(1) 首先，每台主機都會在自己的ARP緩沖區( ARP Cache )中建立一個ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的對應關系。

(2)當源主機需要将一個數據包要發送到目的主機時，會首先檢查自己ARP列表中是否存在該IP地址對應的MAC地址，如果有﹐就直接将數據包發送到這個MAC地址；如果沒有，就向本地網段發起一個ARP請求的廣播包，查詢此目的主機對應的MAC地址。此ARP請求數據包裡包括源主機的IP地址、硬件地址、以及目的主機的IP地址。

(3)網絡中所有的主機收到這個ARP請求後，會檢查數據包中的目的IP是否和自己的IP地址一緻。如果不相同就忽略此數據包；如果相同，該主機首先将發送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已經存在該IP的信息，則将其覆蓋，然後給源主機發送一個ARP響應數據包，告訴對方自己是它需要查找的MAC地址；

(4)源主機收到這個ARP響應數據包後，将得到的目的主機的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息開始數據的傳輸。如果源主機一直沒有收到ARP響應數據包，表示ARP查詢失敗。

9.逆地址解析協議 RARP ：

逆地址解析協議 RARP 使隻知道自己硬件地址的主機能夠知道其 IP地址。

這種主機往往是無盤工作站。 因此 RARP協議目前已很少使用。

10.RARP工作原理：

(1)網絡上的每台設備都會有一個獨一無二的硬件地址，通常是由設備廠商分配的MAC地址。PC1從網卡上讀取MAC地址，然後在網絡上發送一個RARP請求的廣播數據包，請求RARP服務器回複該PC的IP地址。

(2)RARP服務器收到了RARP請求數據包，為其分配IP地址，并将RARP回應發送給PC1。

(3)PC1收到RARP回應後，就使用得到的IP地址進行通訊。

ARP和RARP請求是廣播方式，應答都是單播方式

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