地址解析協(xié)議(ARP),地址解析協(xié)議(ARP)是什么意思

地址解析協(xié)議 (ARP)

“地址解析協(xié)議 (ARP)”是所需的 TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)，在RFC826“地址解析協(xié)議 (ARP)”中定義。ARP 把基于 TCP/IP 的軟件使用的 IP 地址解析成 LAN 硬件使用的媒體訪問控制地址。ARP 對(duì)同一物理網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)提供以下協(xié)議服務(wù)：

·通過網(wǎng)絡(luò)廣播請(qǐng)求獲得媒體訪問控制地址，詢問“配置成所附 IP 地址的設(shè)備的媒體訪問控制地址是什么？”。

·回應(yīng)ARP請(qǐng)求時(shí)，ARP 回復(fù)的發(fā)送方和原始 ARP 請(qǐng)求方都將彼此的 IP 地址及媒體訪問控制地址記錄成被稱為 ARP 緩存的本地表中的項(xiàng)目，以便將來引用。

硬件尋址

在LAN上使用的硬件必須包含由廠商為設(shè)備編入的唯一地址。對(duì)于以太網(wǎng)和令牌環(huán) LAN 硬件，這個(gè)地址稱作媒體訪問控制地址。

每個(gè)媒體訪問控制地址用編入每個(gè)物理硬件設(shè)備（例如，網(wǎng)絡(luò)適配器）只讀內(nèi)存 (ROM) 的 6 字節(jié)數(shù)字標(biāo)識(shí)物理網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。媒體訪問控制地址通常用十六進(jìn)制表示（如 00-AA-00-3F-89-4A）。

媒體訪問控制地址的授權(quán)和注冊(cè)是由電氣與電子工程師協(xié)會(huì) (IEEE) 監(jiān)督。當(dāng)前，IEEE 為單個(gè)廠商注冊(cè)和分配媒體訪問控制地址的前三個(gè)字節(jié)（唯一數(shù)字）。然后每個(gè)制造商可以對(duì)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器分配媒體訪問控制地址的后三個(gè)字節(jié)。

ARP 如何為本地通訊解析媒體訪問控制地址

下圖顯示 ARP 如何將 IP 地址解析成同一本地網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)的硬件地址。

在此例中，兩個(gè) TCP/IP 主機(jī)，主機(jī) A 和主機(jī) B，都位于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上。主機(jī) A 分配的 IP 地址是 10.0.0.99，主機(jī) B 分配的 IP 地址是 10.0.0.100。

當(dāng)主機(jī) A 要與主機(jī) B 通訊時(shí)，以下步驟可以將主機(jī) B 軟件指定的地址 (10.0.0.100) 解析成主機(jī) B 硬件指定的媒體訪問控制地址：

主機(jī)B的媒體訪問控制地址一旦確定，主機(jī) A 就能向主機(jī) B 發(fā)送 IP 通訊，為它找到主機(jī)的媒體訪問控制地址。

ARP 如何為遠(yuǎn)程通訊解析媒體訪問控制地址

ARP 還用于為不在本地網(wǎng)絡(luò)上的目標(biāo)而向本地路由器轉(zhuǎn)發(fā) IP 數(shù)據(jù)報(bào)。在這種情況下，ARP 解析本地網(wǎng)絡(luò)上的路由器接口的媒體訪問控制地址。

下圖說明 ARP 如何為不同物理網(wǎng)絡(luò)上通過公用路由器相連的兩個(gè)主機(jī)將 IP 地址解析成硬件地址。

在此范例中，主機(jī) A 分配的 IP 地址是 10.0.0.99，主機(jī) B 使用的 IP 地址是 192.168.0.99。路由器接口 1 與主機(jī) A 在同一物理網(wǎng)絡(luò)上，使用的 IP 地址是 10.0.0.1。路由器接口 2 與主機(jī) B 在同一物理網(wǎng)絡(luò)上，使用的 IP 地址是 192.168.0.1。

當(dāng)主機(jī) A 要與主機(jī) B 通訊時(shí)，以下步驟可以將路由器接口軟件指定的地址 (10.0.0.1) 解析成硬件指定的媒體訪問控制地址：

路由器接口 1 的媒體訪問控制地址一旦確定，主機(jī) A 就能向路由器發(fā)送 IP 通訊，為它找到路由接口 1 的媒體訪問控制地址。然后，路由器通過與本部分中討論的相同 ARP 過程將通訊轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)B。

ARP(Address Resolution Protocol)地址解析協(xié)議

在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上,ARP協(xié)議用來匹配IP(網(wǎng)際協(xié)議)地址和 MAC(媒體接入控制)地址。IP地址是一種高級(jí)網(wǎng)間地址,標(biāo)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)上的特定計(jì)算機(jī)。某節(jié)點(diǎn)的IP地址的ARP請(qǐng)求被廣播到網(wǎng)絡(luò)上后，這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)收到確認(rèn)其物理地址的應(yīng)答，這樣的數(shù)據(jù)包才能被傳送出去。RARP(逆向ARP)經(jīng)常在無盤工作站上使用，以獲得它的邏輯IP地址。

MAC地址是NIC(網(wǎng)絡(luò)接口卡)的硬接線地址。MAC地址只用于在連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)之間轉(zhuǎn)發(fā)幀。它們不能向用路由器互聯(lián)的其他網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)發(fā)送幀。必須使用IP尋址在路由器邊界之間轉(zhuǎn)發(fā)幀(假設(shè)為TCP/IP網(wǎng)絡(luò))。

在局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳輸?shù)氖恰皫保瑤锩媸怯心繕?biāo)主機(jī)的MAC地址的。在以太網(wǎng)中，一個(gè)主機(jī)要和另一個(gè)主機(jī)進(jìn)行直接通信，必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。這個(gè)目標(biāo)MAC地址就是通過地址解析協(xié)議獲得的。所謂“地址解析”就是主機(jī)在發(fā)送幀前將目標(biāo)IP地址轉(zhuǎn)換成目標(biāo)MAC地址的過程。ARP協(xié)議的基本功能就是通過目標(biāo)設(shè)備的IP地址，查詢目標(biāo)設(shè)備的MAC地址，以保證通信的順利進(jìn)行。

具有本地磁盤的系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，一般是從磁盤上的配置文件中讀取IP地址。但是無盤機(jī)，如X終端或無盤工作站，則需要采用其他方法來獲得IP地址。RARP(逆地址解析協(xié)議)就是將MAC地址轉(zhuǎn)換為IP地址。此協(xié)議原先用于獲取以太網(wǎng)鏈接的無盤工作站的IP地址。

網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)系統(tǒng)都具有唯一的硬件地址，它是由網(wǎng)絡(luò)接口生產(chǎn)廠家配置的。無盤系統(tǒng)的RARP實(shí)現(xiàn)過程是從接口卡上讀取唯一的硬件地址，然后發(fā)送一份RARP請(qǐng)求（一幀在網(wǎng)絡(luò)上廣播的數(shù)據(jù)），請(qǐng)求某個(gè)主機(jī)響應(yīng)該無盤系統(tǒng)的IP地址（在RARP回答中）。對(duì)應(yīng)于ARP，RARP請(qǐng)求以廣播方式傳送，而RARP回答一般是單播(unicast)傳送的。

當(dāng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要知道同一網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的MAC地址時(shí),一律使用ARP。基本上,ARP讓計(jì)算機(jī)詢問這樣一個(gè)問題“IP地址為w.x.y.z的計(jì)算機(jī)會(huì)給我發(fā)送其MAC地址嗎?”此ARP消息在本地網(wǎng)絡(luò)上廣播,所有的節(jié)點(diǎn)都能聽到,但只有具有問題中提到的IP地址的節(jié)點(diǎn)作出響應(yīng)。地址轉(zhuǎn)換過程如圖A-10所示。

圖A-10 地址轉(zhuǎn)換過程

三個(gè)子網(wǎng)——A、B和C由路由器AB和BC連接。主機(jī)Al和A2在網(wǎng)絡(luò)A上,主機(jī)Cl在網(wǎng)絡(luò)C上。子網(wǎng)B是一個(gè)互聯(lián)LAN或WAN。假設(shè)主機(jī)Al想要向主機(jī)A2傳輸。它知道主機(jī)A2的IP地址,但必須有硬件地址才能在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。為了獲得地址,它創(chuàng)建了一個(gè)ARP請(qǐng)求并在網(wǎng)絡(luò)上“廣播”該幀。網(wǎng)絡(luò)上所有的其他主機(jī)都收到廣播,但只有主機(jī)A2(即具有問題中提到地址的主機(jī))準(zhǔn)備一個(gè)包含其MAC地址的ARP響應(yīng)并直接發(fā)送回主機(jī)Al。主機(jī)Al上的一個(gè)緩存保存此響應(yīng)以備后用。

如果主機(jī)Al想要向主機(jī)Cl傳輸,必須涉及到路由器AB。ARP用于發(fā)現(xiàn)路由器AB的MAC地址,然后將向主機(jī)Cl傳輸?shù)乃袔l(fā)送到路由器AB的MAC地址。然后路由器AB將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)給路由器BC,我們假設(shè)它已經(jīng)使用ARP確定主機(jī)Cl的MAC地址。它僅在Cl連接到的網(wǎng)絡(luò)上將數(shù)據(jù)分組以幀轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)Cl。

為了使ARP有效,每個(gè)計(jì)算機(jī)都緩存IP地址至MAC地址的映射,以消除重復(fù)的ARP廣播請(qǐng)求。ARP高速緩存存放了最近Internet地址到硬件地址之間的映射記錄。高速緩存中每一項(xiàng)的生存時(shí)間一般為20分鐘，起始時(shí)間從被創(chuàng)建時(shí)開始算起。如果緩存的ARP項(xiàng)已有一段時(shí)間沒被使用的話,大多數(shù)操作系統(tǒng)將刪除它們,以先響應(yīng)原則向ARP緩存中添加項(xiàng)。

添加永久的ARP項(xiàng)可能有助于減少經(jīng)常訪問的主機(jī)的ARP廣播的數(shù)目。創(chuàng)建永久的ARP緩存項(xiàng)可以加速頻繁使用的IP資源(如本地服務(wù)器和默認(rèn)網(wǎng)關(guān))的操作。但是,如果這些項(xiàng)無效或者本地服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)接口卡或默認(rèn)網(wǎng)關(guān)改變,永久項(xiàng)保持不變,除非它們被服務(wù)器或默認(rèn)網(wǎng)關(guān)上的ARP更新。可以用ping命令檢查無效的ARP映射,如果有無效的映射,它將顯示消息“請(qǐng)求超時(shí)”。