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ARP (地址解析协议)

ARP协议(Address Resolution Protocol),或称地址解析协议。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP位址,查询目标设备的MAC地址,以保证通信的顺利进行。他是IPv4中网路层必不可少的协议,不过在IPv6中已不再适用,并被icmp v6所替代。

在乙太网协议中规定,同一区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,网路层和传输层只关心目标主机的IP位址。这就导致在乙太网中使用IP协议时,数据链路层的乙太网协议接到上层IP协议提供的数据中,只包含目的主机的IP位址。于是需要一种方法,根据目的主机的IP位址,获得其MAC地址。这就是ARP协议要做的事情。所谓地址解析(address resolution)就是主机在发送帧前将目标IP位址转换成目标MAC地址的过程。

另外,当发送主机和目的主机不在同一个区域网中时,即便知道目的主机的MAC地址,两者也不能直接通信,必须经过路由转发才可以。所以此时,发送主机通过ARP协议获得的将不是目的主机的真实MAC地址,而是一台可以通往区域网外的路由器的MAC地址。于是此后发送主机发往目的主机的所有帧,都将发往该路由器,通过它向外发送。这种情况称为ARP代理(ARP Proxy)。

在每台安装有TCP/IP协议的电脑或路由器里都有一个ARP缓存表,表里的IP位址与MAC地址是一对应的。以主机A(192.168.38.10)向主机B(192.168.38.11)发送数据为例。当发送数据时,主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP位址。如果找到了,也就知道了目标MAC地址为(00-BB-00-62-C2-02), 直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了;如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP位址,主机A就会在网路上发送一个广播(ARP request),目标MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”,这表示向同一网段内的所有主机发出这样的询 问:“192.168.38.11的MAC地址是什么?”网路上其他主机并不响应ARP询问,只有主机B接收到这个帧时,才向主机A做出这样的回应(ARP response):“192.168.38.11的MAC地址是(00-BB-00-62-C2-02)”。 这样,主机A就知道了主机B的MAC地址,它就可以向主机B发送信息了。同时它还更新了自己的ARP缓存表,下次再向主机B发送信息时,直接从ARP缓存 表里查找就可以了。ARP缓存表采用了老化机制,在一段时间内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。


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