TCP/IP协议族【第8章地址解析协议APR】

8.1 地址映射

 在网络这一级，主机和路由器是通过它们的逻辑地址（IP地址）来识别的。逻辑地址在全局是唯一的。

在物理这一级别，主机和路由器通过本地地址来识别。

8.1.1 静态映射

把物理地址与逻辑地址映射到一张表。保存到每一台机器，缺点：需要定期更新

8.1.2 动态映射

使用协议根据逻辑地址找出静态地址。目前有两种协议：

地址解析协议（APR）：把逻辑地址解析成物理地址、

逆地址解析协议（RARP）。把物理地址解析成逻辑地址（已被其他协议替代）

8.2 APR协议

APR接受来自IP协议的逻辑地址，将其映射成物理地址，然后再把物理地址递交给数据链路层。

ARP工作时，送出一个含有所希望的IP地址的以太网广播数据包（包含发送方的物理地址，ip地址，接收方的IP地址）。网络上的没太主机或者路由器都会收到广播，但只有期待的接收方才能认出是自己的IP地址，并以一个含有IP和以太网地址对的数据包作为应答，以单播的形式响应查询者。

8.2.1 分组格式

硬件类型字段指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1。

协议类型字段指明了发送方提供的高层协议类型，IP为0806（16进制）。

硬件地址长度和协议长度指明了硬件地址和逻辑地址的长度，这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用。

操作字段用来表示这个报文的目的，ARP请求为1，ARP响应为2，

8.2.2 封装

APR数据直接封装在数据链路层的帧中

8.2.3 操作

APR请求采用广播发送，APR应答采用单播发送。

发送方收到回应后，就知道目标机器的物理地址了。然后携带有给目标机器的IP数据报就封装成帧，以单播的方式发送到终点。

8.3 ATMAPR

ATM 地址识别协议（ATM Address Resolution Protocol）

8.3.1 分组格式

8.3.2 ATMAPR操作

永久虚电路：PVC连接

在PVC的情况下，反向请求报文（inverse request message）和反向应答报文（inverse reply message）可以把物理地址和IP绑定起来。

SVC链接：路由器想和另一个路由器（或主机）建立连接时，必须建立一条新的虚电路。

建立过程3个步骤：连接服务器，收到新物理地址，建立连接

在SVC的情况下，用请求报文和回答报文可以将物理地址跟IP地址绑定。

用请求报文和回答报文也可以用来构建服务器的映射表。

8.3.3 逻辑子网（LIS）

LIS允许把ATM划为若干个逻辑子网，要使用ATMAPR，各子网中都需要一个独立的服务器。

8.4 APR软件包

8.4.1 高速缓存表

空间有限，表中的映射关系不能无时间限制保存。

状态、硬件类型、协议类型、硬件地址长度、协议地址长度、接口号、队列号、尝试、超时、硬件地址、协议地址

8.4.2 队列

ARP协议维护着一个队列，每个队列维护一个终点。用来在ARP尝试解析硬件地址的时候保存IP分组。

输出模块把未解析的IP分组发送到相应的队列，输入模块从队列中取出分组，并联通解析出的物理地址一并发给数据链路层传输。

8.4.3 输出模块

ARP——output——module{sleep，等待接受来自IP软件的IP分组检查高速缓存表，寻找IP分组对应的物理地址if(找到){    if(状态是 resolved)     {        从该表项提取硬件地址对应的值        把分组连同物理地址发送到数据链路层         return     }     if( 状态是 pending){     把分组放入响应的队列，     return          }}else{//没找到            创建一个高速缓存表项，状态是pending。attempts为1          创建一个队列     把分组放入队列     发送一个ARP请求     return}}

8.4.4 输入模块

ARP——input——module{sleep,直到一个ARP请求（或者回答）到达检查高速缓存表，寻找相应的表项if(找到){更新这个表项if( 状态是 pending){while(相应的队列非空){  从队列取分组   把这个分组连同物理地址一起发送   }}}  if(未找到){    创建一个表项    把新建的表项放入表  }  if(这个分组是请求分组)  {    发送ARP回答  }}

8.4.5 高速缓存控制模块

cache control module负责维护高速缓存表。

ARP_cache_control_module{sleep,定时任务结束for(表项){   if(状态为free)    {      继续        }    if(状态为pending ){    把尝试值+1      if(尝试 >最大数 )       {         把状态改为free         撤销相应的队列              }       else{         发送一个ARP请求       }    }    if(状态为 resolved)    {        递减超时字段的值        if(超时字段值<=0)        {        把状态改为free        撤销效应的队列        }    }}}

**************************************************************************

在本地测试下。

简单的ping下。可以看到上面有个43广播。我本机没有回应。

44 我发出一个广播 who has ....，45收到目标机器的单独回应。

arp -a 可以查看本地的缓存。

要测试可以arp -d删除指定的IP映射。