ARP协议（地址解析协议） 的作用和操作过程

1.问题: （在同一个LAN局域网内）如何在已知目的接口的IP地址前提下确定其MAC地址？

答：
ARP表: LAN中的每个IP结点(主机、路由器)维护一个表
存储某些LAN结点的IP/MAC地址映射关系:

< IP地址; MAC地址; TTL>

TTL (Time To Live)：
经过这个时间以后该映射关系会被遗弃(典型值为20min)

2.问题：现在假设主机A要向目的主机B发送一个数据报，怎么发送呢？

2.1在一个局域网内时

答：
发送主机 需要获得给定（已知）IP地址的目的主机的MAC地址。

2.1.1情况一：

如果发送方的ARP表具有该目的节点的表项，则任务很容易完成，直接对应表项查找MAC地址即可。

2.1.2情况二：

但如果ARP表中当前没有该目的节点的表项，又怎么办呢？
具体流程如下：（对应《自顶向下》第七版P306）

• A想要给同一局域网内的B发送数据报
   B的MAC地址不在A的ARP 表中.
• A广播ARP查询分组（广播帧），其中包含B的IP地址
   目的MAC地址 = FF-FF-FF-FF-FF-FF
   LAN中所有结点都会接收ARP查询，每个都检查它的IP地址是否与ARP分组中的目的IP地址相匹配
• B接收ARP查询分组，发现IP地址匹配成功，向A应答B的MAC 地址
   利用单播帧（标准帧）向A发送应答
• A更新ARP表，在其ARP表中缓存B的IP-MAC地址对，直至超时
   超时后，再次刷新

注：ARP是“即插即用”协议:
 结点自主创建ARP表，无需系统管理员干预
上面是一台主机向相同子网上的另一台主机发送一个数据报时ARP的操作过程。但是当子网中的某主机要向子网外（另一个子网）的另一台主机发送一个数据报时，是怎么一个流程？

2.2从一个LAN路由到另一个LAN时

通信过程: A通过路由器R向B发送数据报
 关注寻址：IP地址(数据报中)和MAC地址(帧中)
a. 假设A知道B的IP地址(怎么知道的?)
b. 假设A知道第一跳路由器R (左)接口IP地址 (怎么知道的?)
c. 假设A知道第一跳路由器R (左)接口MAC地址 (怎么知道的?)

a.使用DNS查询，根据主机名查询IP地址，然后封装到IP数据报中。
b.默认网关，就是子网外联的路由器的向内IP地址
c.ARP协议，上面讲过的一个局域网内的查询，根据上一个IP地址，查询路由器的MAC地址。

具体流程如下：（对应《自顶向下》第七版P307）

• A构造IP数据报，其中源IP地址是A的IP地址，目的IP地址是B的IP地址
• A构造链路层帧，其中源MAC地址是A的MAC地址，目的MAC地址是R(左)接口的MAC地址，封装A到B的IP数据报。
• 帧从A发送至R
• R接收帧，提取IP数据报，传递给上层IP协议
• R转发IP数据报（源和目的IP地址不变！）
• R创建链路层帧，其中源MAC地址是R(右)接口的MAC地址，目的MAC地址是B的MAC地址，封装A到B的IP数据报。