ARP与RARP详细解析
原创zlnnjit 发布于2016-04-03 15:12:15 阅读数 9544 收藏
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地址解析协议 ARP和逆地址解析协议RARP
1.基本关系：
2.地址解析协议 ARP的实现过程：
不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。
‚每一个主机都设有一个 ARP高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。
ƒ当主机 A 欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的 IP地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址。
3.ARP 高速缓存的作用
为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其 ARP请求分组时，就将自己的IP地址到硬件地址的映射写入ARP请求分组。
‚当主机 B 收到A的 ARP请求分组时，就将主机A的这一地址映射写入主机B自己的ARP高速缓存中。这对主机B以后向A发送数据报时就更方便了。
5.ARP协议注意到的问题：
ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。
从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的，主机的用户对这种地址解析过程是不知道的。
只要主机或路由器要和本网络上的另一个已知 IP 地址的主机或路由器进行通信，ARP协议就会自动地将该IP地址解析为链路层所需要的硬件地址。
6.使用 ARP 的四种典型情况
(1)发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件地址。
(2)发送方是主机，要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。
(3)发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件地址。
(4)发送方是路由器，要把 IP数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。
7.ARP数据报消息格式
网络上的每台主机或设备都有一个或多个IP地址。IP地址是网络层的地址，在网络层，数据被组装成IP包。但是发送IP包需要物理设备的支持（通常是Ethernet设备，在本课程设计中我们指定为Ethernet设备），即发送端必须知道目的物理地址才能将IP包发送出去，所以需要一种将IP地址映射为物理地址的机制。ARP协议就是用来完成这个任务的。ARP协议能够在同一个物理网络中，在给定目的主机或设备的IP地址的条件下，得到目的主机或设备的物理地址。ARP协议的数据包格式如图1所示：
图1 数据报的消息格式
下面对数据包的各个部分进行说明
硬件类型：指定硬件接口类型。例如，值为1表示Ethernet
协议类型：指定发送方支持的上层协议的类型
物理地址长度：指定物理（硬件）地址的长度
协议地址长度：网络层协议的地址长度。若为IP协议，其值为4
操作：指定ARP的操作类型，例如，1表示ARP请求，2表示ARP应答
源物理地址：指定发送方的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分组必须在数据链路层中被封装成侦，才能发送出去封装
8.ARP协议工作流程
(1) 首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区( ARP Cache )中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。
(2)当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址，如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。
(3)网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；
(4)源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
9.逆地址解析协议 RARP ：
逆地址解析协议 RARP 使只知道自己硬件地址的主机能够知道其 IP地址。
这种主机往往是无盘工作站。 因此 RARP协议目前已很少使用。
10.RARP工作原理：
(1)网络上的每台设备都会有一个独一无二的硬件地址，通常是由设备厂商分配的MAC地址。PC1从网卡上读取MAC地址，然后在网络上发送一个RARP请求的广播数据包，请求RARP服务器回复该PC的IP地址。
(2)RARP服务器收到了RARP请求数据包，为其分配IP地址，并将RARP回应发送给PC1。
(3)PC1收到RARP回应后，就使用得到的IP地址进行通讯。
ARP和RARP请求是广播方式，应答都是单播方式