TCP/IP地址解析协议--ARP(二)

ARP报文格式

 

ARP请求和响应报文也有一种特殊的报文格式，相对来说比较简单。其中有一个字段用于描述报文的类型和二层、三层地址信息。为了支持不同长度的地址，该报文格式规定了二、三层使用的协议类型和各个层地址的长度。然后将全部四个地址组合在一起。

 

字段名称	大小（字节）	描述
HRD	2	硬件类型：该字段规定了传输ARP报文的本地网硬件类型，还确定了使用的寻址类型。
PRO	2	协议类型：该字段为硬件类型字段的补充，规定了报文中使用的三层地址类型。对于IPv4地址而言，该字段的值为2048，对应值为0800的以太网类型字段。
HLN	1	硬件地址长度：该字段规定了报文中硬件地址的长度。对于以太网或其他使用IEEE 802 MAC地址的网络，该字段的值应为6。
PLN	1	协议地址长度：同样，该字段为上一个字段的补充，它规定了报文中协议地址的长度。对于IPv4地址而言，该字段的值为4。
OP	2	操作码：该字段规定了发送的ARP报文的性质。1和2用于常规ARP。其它值用于支持使用ARP帧的其它协议，注意其中有些值更为常用。
SHA		发送方硬件地址。
SPA		发送方协议地址。
THA		目标方硬件地址。
TPA		目标方协议地址。

HRD值	硬件类型
1	以太网(10Mb)
6	IEEE 802 网络
7	ARCNET
15	帧中继器
16	异步传输模式(ATM)
17	HDLC
18	光纤信道
19	异步传输模式(ATM)
20	串行线

操作码	ARP报文类型
1	ARP请求
2	ARP响应
3	RARP请求
4	RARP响应
5	DRARP请求
6	DRARP响应
7	DRARP错误
8	InARP请求
9	InARP响应

 

在ARP报文形成后，将其传输至数据链路层用于传输。报文的全部内容会成为网络中实际发送的报文净荷，如以太网帧。注意ARP报文的总长度是变化的，因为地址字段的长度不同，但一般这些报文都非常小。

  

ARP缓存

 

静态和动态ARP缓存项

ARP缓存为表格形式，包含了匹配的硬件和IP地址集合，由网络中的各设备管理其自身的ARP缓存表。将缓存项放入ARP缓存的方式有两种：

->静态ARP缓存项：这些条目是手动加入到设备缓存表中并会永久保存的地址解析。静态项通常用ARP软件工具进行管理。

->动态ARP缓存项：这些条目为成为完成ARP地址解析后由软件添加至缓存表中的硬件/IP地址对。它们只会在缓存表中存储一段时间，然后会被剔除出去。

设备ARP缓存可同时包含了静态和动态条目。这两个条目各有其优势和劣势。但是，动态条目更为常用，因为这类条目是自动生成的，不需要管理员进行干预。静态ARP条目最适用于必须与一些设备定期通信的特定设备。例如，工作站的本地路由器和文件服务器可能就有一个静态ARP条目。由于该条目是静态的，因此在ARP处理过程的第一步就可以找到对应的目的设备硬件地址，也就不再需要发送解析报文到条目中的目的设备。静态条目的缺陷是这些条目必须手动添加，如果条目中的任何硬件的硬件地址或IP地址发生改变，则这些条目也应相应改变。此外，各个静态条目要占据ARP缓存的条目，所以不要“过度使用”静态条目。例如，为网络中所有设备配置静态条目则没有必要。

 

缓存项失效

动态条目如果永久留在缓存中，可能会出现以下问题：

->设备硬件变更：设备的硬件可能会出现故障，因而需要更换其网络接口卡。这样，动态条目缓存中的映射就会无效，因为条目中的硬件地址已经不在网络中了。

->设备IP地址变更：同样，设备的IP地址也可能发生变化。

->设备移除。

为避免这些问题，动态缓存项必须设置成经过一段时间不用后自动失效。这个设置有ARP实现自动处理，超时值通常为10~20分钟。如果某个条目达到了这个时间限制，将自动从缓存中移除。