网络技术与应用-PPT07-V1.0.ppt

* * * 由于使用自动分配IP地址，网络管理员将无法知道每个主机获得的IP地址，只知道擅自更改IP地址的主机正使用的IP地址是发生IP地址冲突的主机的IP地址。但是对于主机来说IP地址是不固定的，而MAC地址是不变的，如果能够通过IP地址查出MAC地址就可以快速找到更改IP地址的主机。要知道IP地址和MAC地址的对应关系就需要使用ARP协议。在讲解ARP协议之前，首先需要了解广播和广播域的概念。 可以通过例子引出广播和广播域的概念。例如：在超市找人时，如果不知道对方的位置就需要到服务台通过广播进行找人，当知道对方的位置时就可以直接到对方所在位置。在网络中也存在这种情况，如果不知道对方的地址就需要进行广播，就发送广播帧，而知道对方的地址就发送单播直接到对方处。所以，广播通信是“一对所有”的通信形式，而单播通信是“一对一”的通信形式。而所有听到找人广播范围就是广播域。由此引出广播和广播域的概念。 在了解了广播和广播域以后，在讲解MAC地址的广播和IP地址的广播。 1、MAC地址广播域是所有相连接的交换机和集线器的集合。收到广播帧的主机会比较数据包中的目的IP地址是否为自身IP地址，如果是则继续处理数据包中的承载数据，如果不是则丢弃数据。 交换机转发MAC地址广播，而路由器会阻挡MAC地址广播。 2、IP地址广播，例如：主机IP地址192.168.1.20，掩码255.255.255.0。主机所在网段的广播地址是192.168.1.255，如果主机发送一个目的IP地址为192.168.1.255、目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF的广播。由于目的MAC地址为广播地址，所以广播域的范围和MAC地址广播域范围相同。当设备或主机收到此广播后，查看是否属于同一IP网段，如果处于同一网段则对承载的数据进行处理，否则丢弃数据。 同样路由器会阻挡IP地址广播。 IP地址广播有多种（255.255.255.255等）此处只介绍IP地址网段的广播。 最后通过实例进行说明，加深学员的理解。左图载体主机处于一个广播域，右图A、B在一个广播域C不再一个广播域。 * 现在我们来讲解ARP协议，本页主要介绍ARP协议的功能，ARP基本功能就是负责将一个已知的IP地址解析成MAC地址，以便在交换机上通过MAC地址进行通信。然后提问那么ARP是如何工作的呢？引出下一页。 * 本节PPT主要讲解ARP协议的工作原理，按照ppt所示一步一步进行讲解。 1）主机PC1想发送数据给主机PC2，它检查自己的ARP缓存表。ARP缓存表是主机存储在内存中的一个IP地址和MAC地址一一对应的表。在Windows操作系统中可以使用arp –a来显示ARP缓存表。 如果要查找的MAC地址不在表中，ARP会发送一个广播，从而发现目的地的MAC地址。 经查看PC1的ARP缓存表中没有发现PC2的MAC地址，这时，PC1会初始化ARP请求过程（发送一个ARP请求广播），用于发现目标的MAC地址。 2）主机PC1发送ARP请求信息，ARP请求是目的地址为MAC广播地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）的MAC地址广播帧，从而保证所有的设备都能够收到该请求。在ARP请求信息中包好PC1的IP地址和MAC地址。 3）交换机收到广播地址后，发现为MAC地址广播，所以将数据帧从即除了接收口之外的所有接口转发出去。主机接收到数据帧后，进行IP地址的比较，如果目标IP地址与自己的IP地址不同，则其会丢弃这个数据包，而只有PC2这台主机会在自己的ARP表中缓存PC1的IP地址和MAC地址的对应关系，同时发送一个ARP应答，来告诉PC1自己的MAC地址（这个数据帧是单播）。 4）PC1在接收到这个回应的数据帧后，在自己的ARP表中添加PC2的IP地址和MAC地址的对应关系。在这个过程中，Switch交换机已经学习到了PC1和PC2的MAC地址，之后传输数据时PC1和PC2之间使用单播方式。 需要注意：ARP请求为广播，而ARP应答为单播。 补充案例： 对比一个生活实例，假设校长要去班里找一名叫王强的学员，但是校长并不认识他，所以它就在王强的班里喊：“哪位是王强啊？”班里的每一名学员都可以听得到这句话，但是王强只有一个，他会回应校长，“我就是”。这是校长就看见王强并记住他的相貌。过了几天，恰好校长又有事情找王强，这时只要根据他记忆中王强的相貌找到王强即可。 上述故事可以和ARP查询过程完全吻合，校长和王强就是通讯双方，哪位是王强这句话就是广播，王强的姓名是IP地址，王强的长相是MAC地址，正因为校长同时记住了王强的姓名和长相，他才可以不用寻求直接通讯。 * 本页讲解ARP的相关配置，我们分别从windows系统和Cisco设备两方面分别对ARP命令进行讲解。本页主要讲解Win