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ARP:地址解析協議

2019-11-04 11:18:04
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來源:轉載
供稿:網友

 

我們要討論的問題是只對TCP/ip協議簇有意義的I
P地址。數據鏈路如以太網或令牌環網都有自己的尋址機制(經常為48bit
地址),這是使用數據鏈路的任何網絡層都必須遵從的。一個網絡如以太網可以同時被不同的網絡層使用。例如,一組使用TCP/IP協議的主機和另一組使用某種P
C網絡軟件的主機可以共享相同的電纜。
當一臺主機把以太網數據幀發送到位于同一局域網上的另一臺主機時,是根據48
bit的以太網地址來確定目的接口的。設備驅動程序從不檢查IP數據報中的目的IP地址。
地址解析為這兩種不同的地址形式提供映射:32bit的IP地址和數據鏈路層使用的任何類型的地址。RFC826
[Plummer1982]是ARP規范描述文檔。
我們要討論的兩種協議如圖4-1所示:ARP(地址解析協議)和RARP(逆地址解析協議)。
ARP為IP地址到對應的硬件地址之間提供動態映射。我們之所以用動態這個詞是因為這個過程是自動完成的,一般應用程序用戶或系統治理員不必關心。
RAR
P是被那些沒有磁盤驅動器的系統使用(一般是無盤工作站或X終端),它需要系統治理員進行手工設置。我們在第5章對它進行討論。

ARP:地址解析協議(圖一)

圖4-1 地址解析協議:ARP和RARP

任何時候我們敲入下面這個形式的命令:
% FTP bsdi 都會進行以下這些步驟。這些步驟的序號如圖4 - 2所示。
1) 應用程序FTP客戶端調用函數g e t h o s t b y n a m e(3)把主機名(bsdi)轉換成32 bit的IP地址。這個函數在D N S(域名系統)中稱作解析器,我們將在第1 4章對它進行介紹。這個轉換過程或者使用DNS,或者在較小網絡中使用一個靜態的主機文件(/e t c / h o s t s)。
2) F T P 客戶端請求T C P用得到的I P地址建立連接。
3) T C P 發送一個連接請求分段到遠端的主機,即用上述I P地址發送一份I P數據報(在第1 8章我們將討論完成這個過程的細節)。
4) 假如目的主機在本地網絡上(如以太網、令牌環網或點對點鏈接的另一端),那么I P數據報可以直接送到目的主機上。假如目的主機在一個遠程網絡上,那么就通過I P選路函數來確定位于本地網絡上的下一站路由器地址,并讓它轉發I P數據報。在這兩種情況下,I P數據報都是被送到位于本地網絡上的一臺主機或路由器。
5) 假定是一個以太網,那么發送端主機必須把32 bit 的I P地址變換成48 bit的以太網地址。
從邏輯I n t e r n e t地址到對應的物理硬件地址需要進行翻譯。這就是A R P的功能。 A R P本來是用于廣播網絡的,有許多主機或路由器連在同一個網絡上。
6) A R P 發送一份稱作A R P請求的以太網數據幀給以太網上的每個主機。這個過程稱作廣播,如圖4 - 2 中的虛線所示。A R P請求數據幀中包含目的主機的I P 地址(主機名為b s d i),其意思是“假如你是這個I P地址的擁有者,請回答你的硬件地址?!?br />

ARP:地址解析協議(圖二)

圖4-2 當用戶輸入命令“ftp 主機名”時ARP的操作

7) 目的主機的A R P層收到這份廣播報文后,識別出這是發送端在尋問它的I P地址,于是發送一個A R P應答。這個A R P應答包含I P地址及對應的硬件地址。
8) 收到A R P應答后,使A R P進行請求—應答交換的I P數據報現在就可以傳送了。
9) 發送I P數據報到目的主機。在A R P背后有一個基本概念,那就是網絡接口有一個硬件地址(一個48 bit的值,標識不同的以太網或令牌環網絡接口)。
在硬件層次上進行的數據幀交換必須有正確的接口地址。但是,T C P / I P有自己的地址:32 bit的I P地址。知道主機的I P地址并不能讓內核發送一幀數據給主機。內核(如以太網驅動程序)必須知道目的端的硬件地址才能發送數據。
A R P的功能是在32 bit 的I P地址和采用不同網絡技術的硬件地址之間提供動態映射。點對點鏈路不使用A R P。當設置這些鏈路時(一般在引導過程進行),必須告知內核鏈路每一端的I P地址。像以太網地址這樣的硬件地址并不涉及。

ARP高速緩存

A R P高效運行的要害是由于每個主機上都有一個A R P高速緩存。這個高速緩存存放了最近I n t e r n e t地址到硬件地址之間的映射記錄。高速緩存中每一項的生存時間一般為2 0分鐘,起始時間從被創建時開始算起。
我們可以用a r p(8)命令來檢查ARP高速緩存。參數-a的意思是顯示高速緩存中所有的內容。bsdi %arp -a sun (140.252.13.33) at 8:0:20:3:f6:42 svr4 (140.252.13.34) at 0:0:c0:c2:9b:26
48 bit的以太網地址用6個十六進制的數來表示,中間以冒號隔開。在4 . 8小節我們將討論a r p命令的其他功能。





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