第4章地址解析 互联网地址能够将不同的物理地址统一起来， 采用的技术是在各种物理网络技术上覆盖一层 软件(IP协议+ARP协议+RARP协议)，将物理地 址隐藏起来。但因特网技术并没有改变底层的 物理网络，最终数据还是在物理网络上传输， 而在物理网络上传输时使用的仍是物理地址。 因特网在网络层使用P地址的同时，在物理网 络中仍使用物理地址。这样一来，网络中就同 时存在两套地址，而且在这两套地址之间必须 建立映射关系
第4章 地址解析 互联网地址能够将不同的物理地址统一起来， 采用的技术是在各种物理网络技术上覆盖一层 软件(IP协议+ARP协议+RARP协议)，将物理地 址隐藏起来。但因特网技术并没有改变底层的 物理网络，最终数据还是在物理网络上传输， 而在物理网络上传输时使用的仍是物理地址。 因特网在网络层使用IP地址的同时，在物理网 络中仍使用物理地址。这样一来，网络中就同 时存在两套地址，而且在这两套地址之间必须 建立映射关系
IP地址又称为逻辑地址，逻辑地址由软件进 行处理。建立逻辑地址与物理地址之间映射的 方法通常有两种： 静态映射主要采用地址映射表格来实现逻辑地 址与物理地址之间的映射。由于地址映射表一 般由人工方式建立和维护，所以不能适应物理 地址和逻辑地址频繁变化的网络和规模庞大的 网络。 动态映射是在需要获得地址映射关系时利用网 络通信协议直接从其他主机上获得映射信息。 因特网采用了动态映射的方法进行地址映射
IP地址又称为逻辑地址，逻辑地址由软件进 行处理。建立逻辑地址与物理地址之间映射的 方法通常有两种： 静态映射主要采用地址映射表格来实现逻辑地 址与物理地址之间的映射。由于地址映射表一 般由人工方式建立和维护，所以不能适应物理 地址和逻辑地址频繁变化的网络和规模庞大的 网络。 动态映射是在需要获得地址映射关系时利用网 络通信协议直接从其他主机上获得映射信息。 因特网采用了动态映射的方法进行地址映射
逻辑地址与物理地址之间的映射称为地址解 析(Address resolution)。地址解析包括两 个方面的内容： 从IP地址到物理地址的映射 从物理地址到P地址的映射 TCPP用两个协议来实现这两种映射，一个是 地址解析协议ARP,另一个是反向地址解析 协议RARP。 ARP用于从IP地址到物理地址的映射 RARP用于从物理地址到P地址的映射
逻辑地址与物理地址之间的映射称为地址解 析(Address resolution)。地址解析包括两 个方面的内容： 从IP地址到物理地址的映射 从物理地址到IP地址的映射 TCP/IP用两个协议来实现这两种映射，一个是 地址解析协议ARP，另一个是反向地址解析 协议RARP。 ARP用于从IP地址到物理地址的映射 RARP用于从物理地址到IP地址的映射
第4章地址解折 4.1地址解析协议ARP) 4.2反▣地址解析协议RARP) 4.3地址解析报文 4.4代理ARP
第4章 地址解析 4.1 地址解析协议(ARP) 4.2 反向地址解析协议(RARP) 4.3 地址解析报文 4.4 代理ARP
4.1地址解析协议(ARP) 4.1.1地址解析原理 ·地址解析协议ARP使P能够获得与某个给 定P地址相关的主机物理地址。 ARP的功能分为两部分： -发送数据包请求获得目的主机的物理地址 -向请求物理地址的主机发送解析结果。 ·当主机A需要向同一物理网络中的主机B发 送P数据报时，主机A的P层要将P数据报 传给数据链路层进行帧封装，封装时要求 给出目的主机的物理地址
4.1 地址解析协议(ARP) 4.1.1 地址解析原理 • 地址解析协议ARP使IP能够获得与某个给 定IP地址相关的主机物理地址。 ARP的功能分为两部分： – 发送数据包请求获得目的主机的物理地址 – 向请求物理地址的主机发送解析结果。 • 当主机A需要向同一物理网络中的主机B发 送IP数据报时，主机A的IP层要将IP数据报 传给数据链路层进行帧封装，封装时要求 给出目的主机的物理地址
ARP请求帧将包括如下信息： 请求主机的物理地址PA 请求主机的P地址I 目的主机的P地址Ip 主机A在本地网络中广播ARP请求帧，请求 帧的目的地址为广播地址（全“1”）。 ARP应答帧直接发回给发送ARP请求的主机 A。ARP应答帧包含以下信息： 应答主机的物理地址PB; 应答主机的P地址； 请求主机的物理地址PA; 请求主机的P地址I
ARP请求帧将包括如下信息： 请求主机的物理地址PA 请求主机的IP地址IA 目的主机的IP地址IB 主机A在本地网络中广播ARP请求帧，请求 帧的目的地址为广播地址（全“1”）。 ARP应答帧直接发回给发送ARP请求的主机 A 。ARP应答帧包含以下信息： 应答主机的物理地址PB； 应答主机的IP地址IB； 请求主机的物理地址PA； 请求主机的IP地址IA
P地址：196.168.27.21 196.168.27.22对应的 物理地址：0x45EF695A2712 物理地址是什么？ P地址：196.168.27.1 ARP请求 物理地址：0xC0E1623418A1 主机A 主机B 196.168.27.19 P地址：196.168.27.20 P地址：196.168.27.22 物理地址：0x45EF695A263B物理地址：0x45EF695A1716 图4-2ARP请求以广播方式发送
图 4-2 ARP 请求以广播方式发送 IP 地址：196.168.27.20 物理地址：0x45EF695A263B 主机 A ARP 请 求 196.168.27.19 主机 B IP 地址：196.168.27.22 物理地址：0x45EF695A1716 IP 地址：196.168.27.21 物理地址：0x45EF695A2712 IP 地址：196.168.27.1 物理地址：0xC0E1623418A1 196.168.27.22 对应的 物理地址是什么？
P地址：196.168.27.21 物理地址：0x45EF695A2712 196.168.27.22对应的物理 P地址：196.168.27.1 地址是0x45EF695A1716 物理地址：0xC0E1623418A1 ARP应答 主机A 主机B 82 196.168.27.19 P地址：196.168.27.20 P地址：196.168.27.22 物理地址：0x45EF695A263B物理地址：0x45EF695A1716 图4-3ARP应答以单播方式发送 利用从应答帧中得到的目的主机的物理地址PB完成P 数据报的帧封装，并将该帧发送给主B。这里需要注意 两点： ARP请求帧在物理网络中是以广播方式发送的， ARP应答帧是以单播方式发送的。 目的主机必须与源主机位于同一物理网络
图 4-3 ARP 应答以单播方式发送 IP 地址：196.168.27.20 物理地址：0x45EF695A263B 主机 A ARP 应 答 196.168.27.19 主机 B IP 地址：196.168.27.22 物理地址：0x45EF695A1716 IP 地址：196.168.27.21 物理地址：0x45EF695A2712 IP 地址：196.168.27.1 物理地址：0xC0E1623418A1 196.168.27.22 对应的物理 地址是 0x45EF695A1716 利用从应答帧中得到的目的主机的物理地址PB完成IP 数据报的帧封装，并将该帧发送给主B。这里需要注意 两点： ARP请求帧在物理网络中是以广播方式发送的， ARP应答帧是以单播方式发送的。 目的主机必须与源主机位于同一物理网络
4.1.2ARP缓存 ·问题：如果每次在发送P数据报前都重复上 面的过程，势必会带来较大的开销。广播 ARP请求不仅要耗费带宽，而且使得本地网 络中的每台主机都要处理该广播帧，或忽略 或给出响应帧。 ·解决：为了使地址解析时的广播尽可能少 每台主机都维护一个名为ARP高速缓存的本 地列表。ARP高速缓存中含有最近使用过的 IP地址与物理地址的映射列表。ARP请求和 应答方都把对方的地址映射存储在ARP高速 缓存中
4.1.2 ARP缓存 • 问题：如果每次在发送IP数据报前都重复上 面的过程，势必会带来较大的开销。广播 ARP请求不仅要耗费带宽，而且使得本地网 络中的每台主机都要处理该广播帧，或忽略 或给出响应帧。 • 解决：为了使地址解析时的广播尽可能少， 每台主机都维护一个名为ARP高速缓存的本 地列表。ARP高速缓存中含有最近使用过的 IP地址与物理地址的映射列表。ARP请求和 应答方都把对方的地址映射存储在ARP高速 缓存中
使用：当发送P数据报需要获取目的主机的 物理地址时，首先检查它的ARP高速缓存， 如果ARP高速缓存中已经存在对应的映射表 项，则目的主机的硬件地址可以从ARP高速 缓存中获得，主机可以立即发送P数据报。 只有当ARP高速缓存中不存在与该目的IP地 址对应的映射表项时，才广播ARP请求。 ·创建：由于ARP高速缓存位于内存中，因此 每次计算机或路由器重新启动时，都必须动 态地创建地址映射表。当主机收到一个ARP 请求帧或响应帧时，检查它的ARP高速缓存， 如果ARP高速缓存中不存在对应的映射表项， 则将ARP请求帧或响应帧中的发送方的P地 址和物理地址加入到ARP高速缓存中
• 使用：当发送IP数据报需要获取目的主机的 物理地址时，首先检查它的ARP高速缓存， 如果ARP高速缓存中已经存在对应的映射表 项，则目的主机的硬件地址可以从ARP高速 缓存中获得，主机可以立即发送IP数据报。 只有当ARP高速缓存中不存在与该目的IP地 址对应的映射表项时，才广播ARP请求。 • 创建：由于ARP高速缓存位于内存中，因此 每次计算机或路由器重新启动时，都必须动 态地创建地址映射表。当主机收到一个ARP 请求帧或响应帧时，检查它的ARP高速缓存， 如果ARP高速缓存中不存在对应的映射表项， 则将ARP请求帧或响应帧中的发送方的IP地 址和物理地址加入到ARP高速缓存中