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
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 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P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P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章地址解析 41地址解析协议(ARP 42反向地址解析协议RARP) 43地址解析报文 44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
41地址解析协议ARP) 41.1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
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P 请求主机的P地址I 目的主机的地址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P地址I; 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
IP地址:1961682721 196.1682722对应的物理地址:0x45EF69542712 物理地址是什么? IP地址:196.168271 ARP请求 物理地址:0xC0E1623418A1 主机A 主机B 196.1682719IP地址: 196.168.27.20 IP地址:196.16827.22 物理地址:0x45EF6954263B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？
I地址:196.168.2721 物理地址:0x45EF695A2712 1961682722对应的物理 IP地址:196.16827.1 地址是0x45EF695A716 物理地址:0xC0E1623418A1 ARP应答 主机A回 主机B 1961682719m地址:196168.27.20 IP地址:1961682722 物理地址:0x45EF695A263B物理地址:0x45EF695A1716 图43ARP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
412ARP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 P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P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
