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地址解析协议 (ARP)“地址解析协议 (ARP)”是所需的 TCP/IP 标准,在 RFC 826“地址解析协议 (ARP)”中定义。ARP 把基于 TCP/IP 的软件使用的 IP 地址解析成 LAN 硬件使用的媒体访问控制地址。ARP 对同一物理网络上的主机提供以下协议服务:
通过使用网络广播请求获得媒体访问控制地址,询问“配置成包含 IP 地址的设备的媒体访问控制地址是什么?”
回应 ARP 请求时,ARP 回复的发送方和原始 ARP 请求方都将彼此的 IP 地址及媒体访问控制地址记录成被称为 ARP 缓存的本地表中的项目,以便将来引用。
硬件寻址
在 LAN 上使用的硬件必须包含由厂商为设备编入的唯一地址。对于以太网和令牌环 LAN 硬件,这个地址称作媒体访问控制地址。
每个媒体访问控制地址用编入每个物理硬件设备(例如,网络适配器)只读内存 (ROM) 的 6 字节数字标识物理网络中的设备。媒体访问控制地址通常用十六进制表示(如 00-AA-00-3F-89-4A)。
媒体访问控制地址的授权和注册是由电气与电子工程师协会 (IEEE) 监督。当前,IEEE 为单个厂商注册和分配媒体访问控制地址的前三个字节(唯一数字)。然后每个制造商可以对单个网络适配器分配媒体访问控制地址的后三个字节。
ARP 如何为本地通信解析媒体访问控制地址
下图显示 ARP 如何将 IP 地址解析成同一本地网络上的主机的硬件地址。
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在此例中,两个 TCP/IP 主机(主机 A 和主机 B)都位于同一个物理网络上。主机 A 分配的 IP 地址是 10.0.0.99,主机 B 分配的 IP 地址是 10.0.0.100。
当主机 A 尝试与主机 B 通讯时,以下步骤可以将主机 B 软件指定的地址 (10.0.0.100) 解析成主机 B 硬件指定的媒体访问控制地址:
根据主机 A 上的路由表内容,IP 确定用于访问主机 B 的转发 IP 地址是 10.0.0.100。然后主机 A 在自己的本地 ARP 缓存中检查主机 B 的匹配硬件地址。
如果主机 A 在缓存中没有找到映射,它将询问“10.0.0.100 的硬件地址是什么?”从而将 ARP 请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机 A 的硬件和软件地址都包括在 ARP 请求中。
本地网络上的每台主机都接收到 ARP 请求并且检查是否与自己的 IP 地址匹配。如果主机未找到匹配值,它将丢弃 ARP 请求。
主机 B 确定 ARP 请求中的 IP 地址与自己的 IP 地址匹配,并将主机 A 的硬件/软件地址映射添加到本地 ARP 缓存中。
主机 B 将包含其硬件地址的 ARP 回复消息直接发送回主机 A。
当主机 A 接收到从主机 B 发来的 ARP 回复消息时,会使用主机 B 的硬件/软件地址映射更新 ARP 缓存。
一旦确定了主机 B 的媒体访问控制地址,主机 A 就可以将它作为主机 B 的媒体访问控制地址,向主机 B 发送 IP 通信。
ARP 如何为远程通信解析媒体访问控制地址
ARP 还用于为不在本地网络上的目标而向本地路由器转发 IP 数据报。在这种情况下,ARP 解析本地网络上的路由器接口的媒体访问控制地址。
下图说明 ARP 如何为不同物理网络上通过公用路由器相连的两个主机将 IP 地址解析成硬件地址。
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在此示例中,主机 A 分配的 IP 地址是 10.0.0.99,主机 B 使用的 IP 地址是 192.168.0.99。路由器接口 1 与主机 A 在同一物理网络上,使用的 IP 地址是 10.0.0.1。路由器接口 2 与主机 B 在同一物理网络上,使用的 IP 地址是 192.168.0.1。
当主机 A 尝试与主机 B 通讯时,以下步骤可以将路由器接口 1 软件指定的地址 (10.0.0.1) 解析成硬件指定的媒体访问控制地址:
根据主机 A 上的路由表内容,IP 确定用于访问主机 B 的转发 IP 地址是 10.0.0.1,即默认网关的 IP 地址。然后,主机 A 在自己的本地 ARP 缓存中检查与 10.0.0.1 匹配的硬件地址。
如果主机 A 在缓存中没有找到映射,它将询问“10.0.0.1 的硬件地址是什么?”从而将 ARP 请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机 A 的硬件和软件地址都包括在 ARP 请求中。
本地网络上的每台主机都接收到 ARP 请求并且检查是否与自己的 IP 地址匹配。如果主机未找到匹配值,它将丢弃 ARP 请求。
路由器确定 ARP 请求中的 IP 地址与自己的 IP 地址匹配,并将主机 A 的硬件/软件地址映射添加到本地
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