地址解析协议(ARP)

1.概述 

  当一台主机把以太网数据帧发送到位于同一局域网上的另一台主机时，是根据48 bit的以太网地址来确定目的接口的。设备驱动程序从不检查I P数据报中的目的I P地址。地址解析为这两种不同的地址形式提供映射： 32 bit的I P地址和数据链路层使用的任何类型的地址（MAC）。

在ARP背后有一个基本概念，那就是网络接口有一个硬件地址（一个48bit的值，标识不同的以太网或令牌环网络接口）。在硬件层次上进行的数据帧交换必须有正确的接口地址。但是，TCP/IP有自己的地址：32 bit的IP地址。知道主机的IP地址并不能让内核发送一帧数据给主机。内核（如以太网驱动程序）必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。ARP的功能是在32 bit的I P地址和采用不同网络技术的硬件地址之间提供动态映射。

       点对点链路不使用ARP。当设置这些链路时（一般在引导过程进行），必须告知内核链路每一端的IP地址。像以太网地址这样的硬件地址并不涉及。

 

2.一个例子

       任何时候我们敲入下面这个形式的命令：

% ftp bsdi

       都会进行以下这些步骤。

1) 应用程序FTP客户端调用函数g e t ho s t b y n a m e(3)把主机名（bsdi）转换成32 bit的IP地址。

2) F T P客户端请求T C P用得到的I P地址建立连接。

3) T C P发送一个连接请求分段到远端的主机，即用上述I P地址发送一份I P数据报

4) 如果目的主机在本地网络上（如以太网、令牌环网或点对点链接的另一端），那么I P数据报可以直接送到目的主机上。如果目的主机在一个远程网络上，那么就通过I P选路函数来确定位于本地网络上的下一站路由器地址，并让它转发I P数据报。在这两种情况下，IP数据报都是被送到位于本地网络上的一台主机或路由器。

5) 假定是一个以太网，那么发送端主机必须把32 bit的I P地址变换成48 bit的以太网地址。从逻辑I n t e r n e t地址到对应的物理硬件地址需要进行翻译。这就是A R P的功能。A R P本来是用于广播网络的，有许多主机或路由器连在同一个网络上。

6) A R P发送一份称作A R P请求的以太网数据帧给以太网上的每个主机。这个过程称作广

播（图4-2）。 A R P请求数据帧中包含目的主机的I P地址（主机名为b s d i），其意思是“如果你是这个I P地址的拥有者，请回答你的硬件地址。”

7) 目的主机的A R P层收到这份广播报文后，识别出这是发送端在寻问它的I P地址，于是

发送一个A R P应答。这个A R P应答包含I P地址及对应的硬件地址。

8) 收到A R P应答后，使A R P进行请求—应答交换的I P数据报现在就可以传送了。

9) 发送I P数据报到目的主机。

3.ARP缓存

       AR P高效运行的关键是由于每个主机上都有一个A R P高速缓存。这个高速缓存存放了最近I n t e r n e t地址到硬件地址之间的映射记录。高速缓存中每一项的生存时间一般为2 0分钟，起始时间从被创建时开始算起。我们可以用a r p命令来检查ARP高速缓存。参数-a的意思是显示高速缓存中所有的内容。

4．ARP代理

如果A R P请求是从一个网络的主机发往另一个网络上的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求，这个过程称作委托A R P或A R P代理(ProxyARP)。这样可以欺骗发起A R P请求的发送端，使它误以为路由器就是目的主机，而事实上目的主机是在路由器的“另一边”。路由器的功能相当于目的主机的代理，把分组从其他主机转发给它。