IP地址与硬件地址的概念
IP地址是网络层使用的地址,它是分层次等级的。
硬件地址是数据链路层使用的地址(如MAC地址),它是平面式的。
在网络层及网络层之.上使用IP地址,IP地址放在IP数据报的首部,
而MAC地址放在MAC帧的首部。
通过数据封装,把IP数据报分组封装为MAC帧后,数据链路层看不见数据报分组中的IP地址。
ARP协议概述
无论网络层使用什么协议,在实际网络的链路上传送数据帧时,最终必须使用硬件地址。所以需要一种方法来完成 IP地址到MAC地址的映射,这就是地址解析协议(Address ResolutionProtocol, ARP)。 每台主机都设有一个ARP高速缓存,用来存放本局域网上各主机和路由器的IP地址到MAC地址的映射表,称ARP表。
工作流程
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。
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。
如果没有, ARP 进程在本局域网上广播发送一个 ARP 请求分组。收到 ARP 响应分组后,将得到的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 高速缓存。
(ARP请求分组:包含发送方硬件地址 / 发送方 IP 地址 / 目标方硬件地址(未知时填 0) / 目标方 IP 地址。
本地广播 ARP 请求(路由器不转发ARP请求)。
ARP 响应分组:包含发送方硬件地址 / 发送方 IP地址 / 目标方硬件地址 / 目标方 IP 地址。
ARP 分组封装在物理网络的帧中传输。)
注:
ARP 用于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。
使用ARP协议的四种典型情况
- 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。
- 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。
- 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。
- 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 找到本网络上另一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。