最新ARP协议详解PPT课件.ppt

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1、ARP协议详解引言在链路层上，主机和路由器用它们的物理地址来标志，即48bit物理地址。物理地址是本地地址，在本地范围内是唯一的，但是在全局上不一定，它通常用硬件实现。在网络层上，主机和路由器用逻辑地址来标志，逻辑地址在互联网全局上是唯一的。在TCP/IP协议族中称为IP地址，长度是32位(IPv4)。引言在以太网协议中规定，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。而在TCP/IP协议栈中，网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。这就导致在以太网中使用IP协议时，数据链路层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中，只包含目

2、的主机的IP地址。因此需要能够将逻辑地址和相应的物理地址之间进行映射。完成这样的映射可使用静态映射和动态映射。ARP-工作原理如果在ARP缓存表中没有找到目标IP地址，主机A就会在网络上发送一个广播arprequest，请求包中包含了A主机的ip地址和mac地址。网络上其他主机并不响应ARP询问，直接丢弃，只有主机B接收到这个帧时，才以单播方式向主机A做出回应arpreply，并带上自己的ip和mac地址，而B主机收到A的请求包时也会将A主机的IP与MAC对应关系保存在自己的缓存区ARP-工作原理A收到B的回应包后便可得知B的MAC地址，将其存入ARP缓存。此后A

3、再向B发送数据时，就可以直接从缓存表中查找B的地址了，然后直接把数据发送给B。由于B在接收A的请求时也保存了A的地址信息，因此B要向A发送数据也可以直接从缓存表中查找。ARP缓存表设置了生存时间TTL，在一段时间内（一般15到20分钟，跟操作系统有关）如果表中的某一行没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。ARP工作原理ARP的操作示意图ARP-分组格式ARP分组格式硬件类型：16bit，定义网络类型。以太网是类型1，取值0x0001。协议类型：16bit，定义协议类型。对应IPv4协议，值为0x0800。硬件长度：8bit，定义以

4、字节为单位的物理（硬件）地址长度，即n的值。以太网是6。协议长度：8bit，定义以字节为单位的逻辑（协议）地址长度，即m的值。IPv4的值为4。操作码：16bit，定义分组的类型。ARP请求为0x0001，ARP应答为0x0002。RARP请求为0x0003，RARP应答为0x0004。ARP-分组格式发送方硬件地址、发送方协议地址、目的硬件地址和目的协议地址:它们是可变长度字段。源和目的硬件地址对应以太网都是48位地址。源和目的协议地址对应IPv4协议是32位地址。ARP-分组格式问题：对于ARP请求报文，目的硬件地址填充什么值？对于一个ARP请求来说，除目的硬

5、件地址外的所有其他字段都有填充值。当系统收到一份目的为本机的ARP请求报文后，它就把硬件地址填进去，然后用两个发送端地址分别替换两个目的地址，并把操作字段置为2，最后把它发送回去。思考：各字段的填充值是什么？ARP-封装ARP/RARP分组直接封装在链路帧中ARP高速缓存问题：发送端往往有多个IP数据报发送到同一个目的端。如果对发送到同一个主机或路由器的每一个数据报都使用ARP，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。。ARP高速缓存可以使用ARP高速缓存表解决这个问题。每个主机或路由器

6、上都有一个ARP高速缓存表。这个高速缓存表存放最近Internet地址到硬件地址之间的映射记录。高速缓存表中每一项的生存时间有限，起始时间从被创建时开始算起。ARP高速缓存UDPTCPIPICMPIGMPARPBCAARPCache214651.ARPcacheischecked2.ARPrequestissent3.ARPentryisadded4.ARPreplyissent5.ARPentryisadded6.IPpacketissentARPCache3EthernetARP高速缓存按照缺省设置，ARP高速缓存中的项目是动态的，每当发送一个指定地点的数据报

7、且高速缓存中不存在当前项目时，ARP便会自动添加该项目ARP高速缓存中地址映射表项的超时问题：由于IP地址与物理地址的映射关系可能因网络接口或IP地址的变化而发生变化，对于ARP高速缓存中地址映射表项都存在一个过时的问题。一旦高速缓存的项目被输入，它们就已经开始走向失效状态。解决：给ARP高速缓存中的每一个表项设置一个超时值，使得每个地址映射表项都有一个生命期。例如，在WindowsNT网络中，如果输入项目后不进一步使用，物理/IP地址对就会在2至10分钟内失效。因此，如果ARP高速缓存中项目很少或根本没有时，是正常的。ARP高速缓存静态ARP表项一种控制地址映射

8、表项超时值