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地址解析协议

发布:Andre tian2014-4-1 13:02分类: 光通信技术 标签: arp协议

ARP协议即地址解析协议。

地址解析协议,即ARP(Address Resolution Protocol),是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。其功能是:主机将ARP请求广播到网络上的所有主机,并接收返回消息,确定目标IP地址的物理地址,同时将IP地址和硬件地址存入本机ARP缓存中,下次请求时直接查询ARP缓存。而如果一条或多条伪造的返回消息存入ARP缓存,将会导致网络上的主机间无法连通,这就是ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。


基本功能

地址解析协议由互联网工程任务组(IETF)在1982年11月发布的RFC 826中描述制定。地址解析协议是IPv4中必不可少的协议,而IPv4是使用较为广泛的互联网协议版本(IPv6仍处在部署的初期)。
OSI模型把网络工作分为七层,彼此不直接打交道,IP地址在OSI模型的第三层,MAC地址在第二层。在通过以太网发送IP数据包时,需要先封装第三层(32位IP地址)、第二层(48位MAC地址)的报头,但由于发送时只知道目标IP地址,不知道其MAC地址,又不能跨第二、三层,所以需要使用地址解析协议。使用地址解析协议,可根据网络层IP数据包包头中的IP地址信息解析出目标硬件地址(MAC地址)信息,以保证通信的顺利进行。

工作过程

arp.jpg

主机A的IP地址为192.168.1.1,MAC地址为0A-11-22-33-44-01;
主机B的IP地址为192.168.1.2,MAC地址为0A-11-22-33-44-02;
当主机A要与主机B通信时,地址解析协议可以将主机B的IP地址(192.168.1.2)解析成主机B的MAC地址,以下为工作流程:
第1步:根据主机A上的路由表内容,IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。
第2步:如果主机A在ARP缓存中没有找到映射,它将询问192.168.1.2的硬件地址,从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配,它将丢弃ARP请求。
第3步:主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配,则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。
第4步:主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。
第5步:当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时,会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的,生存期结束后,将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定,主机A就能向主机B发送IP通信了。

工作要素:ARP缓存

arp_a.jpg

查看ARP缓存

ARP缓存是个用来储存IP地址和MAC地址的缓冲区,其本质就是一个IP地址-->MAC地址的对应表,表中每一个条目分别记录了网络上其他主机的IP地址和对应的MAC地址。每一个以太网或令牌环网络适配器都有自己单独的表。当地址解析协议被询问一个已知IP地址节点的MAC地址时,先在ARP缓存中查看,若存在,就直接返回与之对应的MAC地址,若不存在,才发送ARP请求向局域网查询。
为使广播量最小,ARP维护IP地址到MAC地址映射的缓存以便将来使用。ARP缓存可以包含动态和静态项目。动态项目随时间推移自动添加和删除。每个动态ARP缓存项的潜在生命周期是10分钟。新加到缓存中的项目带有时间戳,如果某个项目添加后2分钟内没有再使用,则此项目过期并从ARP缓存中删除;如果某个项目已在使用,则又收到2分钟的生命周期;如果某个项目始终在使用,则会另外收到2分钟的生命周期,一直到10分钟的最长生命周期。静态项目一直保留在缓存中,直到重新启动计算机为止。



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