第4章地址解析

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1、1 1 1第4章 地址解析 因特网在网络层使用因特网在网络层使用IPIP地址地址的同时的同时，在物理网在物理网络中仍使用络中仍使用物理地址物理地址。这两套地址之间必须建这两套地址之间必须建立立映射关系映射关系。 2 2 2 建立逻辑地址与物理地址之间映射的方法通建立逻辑地址与物理地址之间映射的方法通常有两种：常有两种： 静态映射静态映射采用地址映射表格来实现。由于地采用地址映射表格来实现。由于地址映射表一般由址映射表一般由人工方式建立和维护人工方式建立和维护，所以，所以不能适应频繁变化的网络和规模庞大的网络。不能适应频繁变化的网络和规模庞大的网络。 动态映射动态映射是在需要获得地址映射关系时是

2、在需要获得地址映射关系时利用利用网络通信协议网络通信协议直接从其他主机上获得映射信直接从其他主机上获得映射信息。息。 因特网采用了动态映射的方法进行地址映射因特网采用了动态映射的方法进行地址映射。 3 3 3逻辑地址与物理地址之间的映射称为逻辑地址与物理地址之间的映射称为地址解地址解析析(Address resolution)。 TCP/IP用用两个协议两个协议来实现这两种映射：来实现这两种映射： ARP用于从用于从IP地址到物理地址的映射地址到物理地址的映射 RARP用于从物理地址到用于从物理地址到IP地址的映射地址的映射4 4 4第4章 地址解析4.1 地址解析协议地址解析协议(ARP)

3、4.2 反向地址解析协议反向地址解析协议(RARP) 4.3 地址解析报文地址解析报文 5 5 5 4.1 地址解析协议地址解析协议(ARP)4.1.1 地址解析原理地址解析原理 地址解析协议地址解析协议ARP使使IP能够获得与某个给能够获得与某个给定定IP地址相关的主机物理地址。地址相关的主机物理地址。ARP的功能分为的功能分为两部分两部分： 发送数据包请求获得目的主机的物理地址发送数据包请求获得目的主机的物理地址 向请求物理地址的主机发送解析结果。向请求物理地址的主机发送解析结果。 6 6 67 7 7这里需要这里需要注意两点注意两点： ARP请求帧在物理网络中是以请求帧在物理网络中是以广

4、播方式广播方式发送的，发送的，ARP应答帧是以应答帧是以单播方式单播方式发送的。发送的。 目的主机必须与源主机位于同一物理网络目的主机必须与源主机位于同一物理网络。8 8 84.1.2 ARP缓存缓存 问题问题：如果每次在发送：如果每次在发送IP数据报前都重复上数据报前都重复上面的过程，势必会带来较大的开销。面的过程，势必会带来较大的开销。 解决解决：每台主机都维护一个名为：每台主机都维护一个名为ARP高速缓高速缓存存的本地列表。的本地列表。9 9 9 使用使用：当发送：当发送IP数据报需要获取目的主机的物理数据报需要获取目的主机的物理地址时，首先地址时，首先检查检查它的它的ARP高速缓存高速

5、缓存 创建创建：由于：由于ARP高速缓存高速缓存位于内存位于内存中，因此每次中，因此每次计算机或路由器重新启动时，都必须计算机或路由器重新启动时，都必须动态地创建动态地创建地址映射表地址映射表。 ARP命令命令101010 ARP高速缓存中地址映射表项的超时高速缓存中地址映射表项的超时给给ARP高速缓存中的高速缓存中的每一个表项设置一个超每一个表项设置一个超时值时值。不同的不同的TCP/IP实现实现使用不同的超时值，短的使用不同的超时值，短的仅有几十秒钟，而长的则长达几个小时。仅有几十秒钟，而长的则长达几个小时。1111114.1.3 地址解析实例地址解析实例 参与通信的源主机与目的主机可能位

6、于同一参与通信的源主机与目的主机可能位于同一个子网，也可能位于不同的子网。个子网，也可能位于不同的子网。1. 源主机与目的主机源主机与目的主机位于同一子网位于同一子网 假设一台假设一台IP地址为地址为196.168.27.20的主机，希的主机，希望向位于同一子网中望向位于同一子网中IP地址为地址为 196.168.27.22的主机发送的主机发送IP数据报。数据报。 121212进行进行IP地址解析的过程如图所示，其具体步骤如下地址解析的过程如图所示，其具体步骤如下:1313131414142. 源主机与目的主机位于不同的子网源主机与目的主机位于不同的子网 源主机与目的主机之间有一台或多台路由器

7、，源主机与目的主机之间有一台或多台路由器，ARP必须为必须为IP数据报通过的每个路由器解析数据报通过的每个路由器解析IP地址。地址。151515假设一台假设一台IP地址为地址为172.16.1.9，子网掩码为，子网掩码为255.255.255.0的客户机希望向的客户机希望向IP地址为地址为 172.16.2.5的的主机发送主机发送IP数据报。数据报。161616当主机当主机A要向主机要向主机B传输数据报时，传输数据报时，TCP/IP软件会利软件会利用子网掩码确定主机用子网掩码确定主机B位于位于远程子网远程子网上。上。171717181818191919 这里需要这里需要注意注意的是：在从源到目

8、的地的传输的是：在从源到目的地的传输过程中，数据包的过程中，数据包的IP地址是不发生变化的地址是不发生变化的，而而物理地址在每一跳都会发生变化物理地址在每一跳都会发生变化。2020204.1.4 ARP简化软件包示例简化软件包示例 ARPARP软件包主要由五个构件组成：高速缓存软件包主要由五个构件组成：高速缓存表、队列、输出模块、输入模块、高速缓存表、队列、输出模块、输入模块、高速缓存控制模块。控制模块。2121212222224.2 反向地址解析协议反向地址解析协议(RARP) RARP可以实现从物理地址到可以实现从物理地址到IP地址的转换。地址的转换。被被无盘计算机用来获取其无盘计算机用来