以太网帧结构以及ARP RARP协议

以太网结构

preamble有7个字节的10101010组成；SOF(Start-of-frame delimiter)1个字节的数据为10101011；Type指示Data部分携带的上层协议类型；FCS(Frame check sequence)包含了4个bytes的CRC，CRC的多项式为G(x)=x^32 +x^26 +x^23 +x^22 +x^16 +x^12 +x^11 +x^10 +x^8 +x^7 +x^5+x^4 +x^2 +x+1； 包含源地址和目的地址，分别都为6个字节；而如果type中指示的格式在数据部分有最小长度限制，不足长度部分需要添加padding。地址的格式如下

ARP地址解析协议

地址解析协议是将协议地址转换物理地址的过程，如在TCP/IP结构类型网络中，其过程由IP层发起。使用同样的以太网帧结构，在type类型中填写ADDRESS_RESOLUTION类型。定义两种类型的消息来处理ARP协议，一个是request，一个是reply，request通常是广播类型，而reply为单一传播，当不知道目标协议地址对应的网络地址的时候，物理地址填写值为全0。为了不会频繁触发ARP过程，每个主机存在一个table表对应着协议地址和物理地址的映射。而当网络上的主机收到ARP请求时，如果目标地址和本机匹配则需要发送相应的reply，否则可以不回复任何消息。当然收到ARP的同时，可以将ARP中的协议地址和物理地址存于本机的table表中。RFC826中建议的消息格式如下,理解上 Ethernet packet data 中的 Hardware address space 和 protocol address space 更像是使用的协议和硬件类型。至于ARP request和ARP reply类型区分，在opcode域中进行区分。

Ethernet transmission layer (not necessarily accessible tothe user):

48.bit: Ethernet address of destination

48.bit: Ethernet address of sender

16.bit: Protocol type = ether_type$ADDRESS_RESOLUTION

Ethernet packet data:

16.bit: (ar$hrd) Hardware address space (e.g., Ethernet,Packet Radio Net.)

16.bit: (ar$pro) Protocol address space. For Ethernethardware, this is from the set of type fields ether_typ$.

8.bit: (ar$hln) byte length of each hardware address

8.bit: (ar$pln) byte length of each protocol address

16.bit: (ar$op) opcode (ares_op$REQUEST | ares_op$REPLY)

nbytes: (ar$sha) Hardware address of sender of thispacket, n from the ar$hln field.

mbytes: (ar$spa) Protocol address of sender of this packet, m from the ar$pln field.

nbytes: (ar$tha) Hardware address of target of this packet (if known).

mbytes: (ar$tpa) Protocol address of target.

RARP反地址转换协议

不同于ARP协议发生在主机和主机之间，而RARP ( Reverse Address Resolution Protocol ) 一般发生在主机和网关RARP服务器之间。RARP的协议是主机知道物理地址，获取协议地址的过程。RARP的协议结构和ARP复用，差别在于opcode中的值不同，用于指示区分是 request reverse 和 reply reverse 类型。RARP协议过程中物理主机发送 RARP request ，当网关服务器收到请求后回复相应的协议地址，与ARP相同，请求是广播的方式，而reply则是单播模式。