TCP/IP协议详解笔记——ARP协议和RARP协议

ARP：地址解析协议

对于以太网，数据链路层上是根据48bit的以太网地址来肯定目的接口，设备驱动程序从不检查IP数据报中的目的IP地址。ARP协议为IP地址到对应的硬件地址之间提供动态映射。

工做过程

在以太网（ARP协议只适用于局域网）中，若是本地主机想要向某一个IP地址的主机（路由表中的下一跳路由器或者直连的主机，注意此处IP地址不必定是IP数据报中的目的IP）发包，可是并不知道其硬件地址，此时利用ARP协议提供的机制来获取硬件地址，具体过程以下：

1) 本地主机在局域网中广播ARP请求，ARP请求数据帧中包含目的主机的IP地址。意思是“若是你是这个IP地址的拥有者，请回答你的硬件地址”。

2) 目的主机的ARP层解析这份广播报文，识别出是询问其硬件地址。因而发送ARP应答包，里面包含IP地址及其对应的硬件地址。

3) 本地主机收到ARP应答后，知道了目的地址的硬件地址，以后的数据报就能够传送了。

点对点链路不使用ARP协议。

帧格式

 

• 以太网目的地址：目的主机的硬件地址。目的地址全为1的特殊地址是广播地址。
• 以太网源地址：源主机的硬件地址。
• 帧类型：对于ARP协议，该字段为0x0806。对于RARP协议，该字段为0x8035。
• 硬件类型：表示硬件地址的类型。值为1时表示以太网地址。也就是说ARP协议不只仅应用于以太网协议，还能够支持别的链路层协议。
• 协议类型：表示要映射的协议地址类型。值为0x0800时表示IP协议。
• 硬件地址长度：与硬件类型对应的硬件地址的长度，以字节为单位。若是是以太网，则是6字节（MAC长度）。
• 协议地址长度：与协议类型对应的协议地址长度，以字节为单位。若是是IP协议，则是4字节（IP地址长度）。
• 操做类型（op）：四中操做类型。ARP请求（1），ARP应答（2），RARP请求（3），RARP应答（4）。
• 发送端硬件地址：若是是以太网，则是源主机以太网地址，此处和以太网头中的源地址对应。
• 发送端协议地址：若是是IP协议，则表示源主机的IP地址。
• 目的端硬件地址：若是是以太网，则是目的以太网地址，和以太网头中的目的地址对应。
• 目的端协议地址：若是是IP协议，则表示源主机要请求硬件地址的IP地址。
• 对应ARP请求包来讲，目的端的硬件地址字段无须填充，其余字段都须要填充。对于ARP回复包来讲，全部字段都须要填充。

APR请求包是广播的，可是ARP应答帧是单播的。

以太网数据报最小长度是60字节（14字节的以太网头，不包含4字节的FCS），ARP数据包长度为42字节（14字节的以太网头和28字节的ARP数据），须要加入填充字符到以太网最小长度要求：60字节。

ARP高速缓存

每一个主机都有一个ARP高速缓存表，这样避免每次发包时都须要发送ARP请求来获取硬件地址。默认老化时间是20分钟。利用arp -a命令能够查看显示系统中高速缓存的内容。

Windows下“arp -d”命令能够清除arp高速缓存表。

有时候须要手动清除arp缓存，曾经就是由于arp缓存没有作清理，致使迷惑了好久。遇到的问题：

1) 制做了一个写路由器MAC地址的工具，每次写完MAC地址，重启路由器，会发现没法telnet登录路由器。IP地址没变，可是MAC地址更改了，而ARP缓存表中IP地址映射的仍然是旧的MAC地址。

2) 相似的问题，有两个路由器具备相同的IP地址。先链接一个路由器，登录成功后，再去链接另外一台路由器，却发现登录不了。

ARP代理

若是ARP请求时从一个网络的主机发往另外一个网络上的主机，那么链接这两个网络的路由器能够回答该请求，这个过程称做委托ARP或者ARP代理。这样能够欺骗发起ARP请求的发送端，使它误觉得路由器就是目的主机。

RARP：逆地址解析协议

将局域网中某个主机的物理地址转换为IP地址，好比局域网中有一台主机只知道物理地址而不知道IP地址，那么能够经过RARP协议发出征求自身IP地址的广播请求，而后由RARP服务器负责回答。RARP协议普遍应用于无盘工做站引导时获取IP地址。

RARP容许局域网的物理机器从网管服务器ARP表或者缓存上请求其IP地址。

帧格式

帧格式同ARP协议，帧类型字段和操做类型不一样，具体见ARP帧格式描述。

工做原理

1. 主机发送一个本地的RARP广播，在此广播包中，声明本身的MAC地址而且请求任何收到此请求的RARP服务器分配一个IP地址。

2. 本地网段上的RARP服务器收到此请求后，检查其RARP列表，查找该MAC地址对应的IP地址。

3. 若是存在，RARP服务器就给源主机发送一个响应数据包并将此IP地址提供给对方主机使用。

4. 若是不存在，RARP服务器对此不作任何的响应。

5. 源主机收到从RARP服务器的响应信息，就利用获得的IP地址进行通信；若是一直没有收到RARP服务器的响应信息，表示初始化失败。