ARP

ARP地址解析协议

      ARP（Address Resolution Protocol)：

       为已知的IP地址确定网络接口层的

       MAC地址

1、源主机A要向目的主机B发送数据，为什么主机A除知道目的主机B的IP地

        址外，源主机A还必须要知道目的主机B的MAC地址？

        — IP地址具有全网范围内的寻址能力，主机A和B可能分别处在不同网络，

             主机A要访问主机B首先要知道主机B的IP地址，不然找不到主机B所在

             的网络；

       — 在现行寻址机制中，主机的以太网网卡只能识别MAC地址，而不能识别

             IP地址，若数据帧中不指明主机B的MAC 地址，主机B的网卡不能识别

            该帧是发给自己的，因此主机A仅知道主机B的IP地址还不够，还必须知

            道主机B的MAC地址，才能完成对主机B的访问；网络之间是用IP地址寻

            址，网络之内（同一物理网段或称IP子网）是用MAC地址寻址；

       —    且尽管MAC地址和IP地址一样都是在全网范围内唯一定义的，但MAC的

             寻址能力仅局限在一个物理网段（一个IP子网）中。

2、主机A如何通过主机B的IP地址解析得到主机B的MAC地址？

          ARP（Address Resolution Protocol）主要任务是根据IP地址解析对应的

          MAC地址。

（1）源主机A与目的主机B位于同一物理网段

— 当主机A不知道主机B的MAC地址时，发送ARP request 广播包；

— 主机B 收到 ARP request 广播包后，发现目的IP地址是自己，于是将

       自己的MAC地址通过ARP reply 包送回主机A，同时主机B将广播包

       中主机A的IP地址和MAC地址存入本地的ARP cache中，以备后用；

       网上其他主机不作响应；

— 主机A收到ARP reply包后将包中主机B的IP地址和MAC地址存入本

       地ARP cache中，并开始向主机B发送数据。

（2）源主机A与目的主机B位于不同物理网段

— 当主机A不知道主机B的MAC地址时，发送ARP request 广播包

     （第二 层广播帧）；

— 路由器能收到此广播包后，路由器能够根据主机A和B的IP地址

       可以知道主机A和主机B不在同一IP子网（或同一广播域），且

       主机B不可能收到ARP request 广播包（广播包不跨路由器），

       因此路由器则以ARP代理身份将自己的MAC地址发送给主机A；

—主机A收到来自路由器的ARP reply包后，将包中主机B的IP地址和

       路由器的MAC地址存入本地ARP cache中，以后主机A发往主机B

       的数据帧用的是主机B的IP地址和路由器的MAC地址，数据帧首

       先送往路由器，然后由路由器转发。

3、 当主机A不知道主机B的MAC地址时是通过发送ARP request广播

         包获取主机B的MAC地址，然后再向主机B发送数据帧，为什么

         不可直接用广播的方式将数据帧发送给主机B？

         — 在网中每次都以广播方式传送数据帧是低效的，因网中每一台

              主机都要花费一定的代价去处理广播包，所以不直接用广播方式

              发送数据帧。

         — 为提高地址解析的效率，每一台主机都必须在本地建立一张ARP

              cache表，记录本地子网中所有主机包括路由器的IP地址和MAC

              地址的对应关系。

4、主机本地ARP cache表的建立和维护：

         — 通过发送和接收ARP request包获取对方的IP和MAC地址；

         — 接收网上任一ARP request 广播包，取得发送主机的IP和MAC地址；

         — 为ARP cache中每一表项设定生存时间，以防某台主机的IP地址

              或MAC地址发生变更（动态更新）。

5、ARP 解析过程

         — 主机A向主机B发送数据前，根据主机B的IP地址首先查找本地的

               ARP cache表，若查到则向主机B发送数据；

         — 若主机A在本地没查到主机B的MAC地址，则发ARP request广播

              包，从ARP reply 包中获取主机B的IP和MAC地址并存入本地ARP

              cache表中，然后才向主机B发送数据。

ARP地址解析和数据包在网间的传递

— 跨路由器后主机A不可能知道主机B的MAC地址；

— 数据包传送过程中，不仅仅是主机A，所经过的路由器都要进行地址解析；

— 数据包传送过程中源、目IP地址始终不变，而源、目MAC地址逐段变化