计网Lesson5 - MAC 地址与 ARP

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$MAC$ 地址

1. $MAC$ 地址的格式

• 每个网卡都有一个 $6$ 字节的 $MAC$ 地址
• $MAC$ 查询
  • $OUI$：https://standards-oui.ieee.org/oui/oui.txt
  • https://mac.bmcx.com/

1> Windows用-，类Unix用:
2> 当 $48$ 位全为 $1$ 时，代表广播地址：$FF-FF-FF-FF-FF-FF$

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2. $MAC$ 地址的获取

• 当不知道对方主机的 $IP$ 时，我的主机会发出一个 $ARP$ 包进行广播

  • 若我俩不在同一网段，我会获取我的网关的 $MAC$ 地址，然后把网络层的 $ICMP$ 数据包直接丢给我的网关
  • 我的网关再根据目标的网段，广播 $ARP$ 包找到对应机器的 $MAC$ 地址然后发送包
    • 其实在发送 $ARP$ 包的时候路由器的数据队列中的 $ICMP$ 包已经被丢掉了，所以需要发送端重发数据
    • 实际情况是多路由，那么路由器所得到的 $MAC$ 地址其实是通过最短路算法算出的跟目标机有关的最近的路由器的 $MAC$ 地址，然后再由它中转最后兜兜转转找到目标机。所以说当我们更改了 $MAC$ 地址后，我们是收不到发往改后 $MAC$ 地址的消息的，因为路由器中没有记录，需要经过 $ARP$ 包的重新校验后才能回归正常
  • 获取成功后，发送端会缓存对方的 $IP$ 地址和 $MAC$ 地址，俗称：$ARP$缓存
  • 通过 $ARP$ 所获得的 $MAC$ 地址是动态的（dynamic），有时效性（默认 $2min$）

• 相关命令

  • arp -a [$IP$]： 查询 $ARP$ 缓存
  • arp -d [$IP$]： 删除 $ARP$ 缓存
  • arp -s $IP$ $MAC$：增加一条静态缓存，绑定了一个 $IP$ 和 $MAC$

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3. $ARP$ 协议

$ARP$ 协议的全称是 $AddressResolutionProtocol$(地址解析协议)，它是⼀个通过用于实现从 $IP$ 地址到 $MAC$ 地址的映射，即询问目标 $IP$ 对应的 $MAC$ 地址 的⼀种协议。

现在在主机 $A$ 和 $B$ 处在同一网段同一链路内，不经过路由器的转换，二者互不认识。

• 现在 $A$ 想向 $B$ 发送数据，这时候该怎么办？
  • $A$ 开始广播一个 $ARP$ 请求，所有链路上的主机都会接收到这个包并进行解析，如果包中的 $IP$ 地址与自己的相同，那么就会将自己的 $MAC$ 地址写入响应包然后返回给 $A$

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4. $ARP$ 缓存

• 通过 $ARP$ 缓存，降低了网络流量的使用，在一定程度上防止了广播风暴
• 不仅发送端有 $ARP$ 缓存表，接收端也有 $ARP$ 缓存表
• 不过表的容量有限，超过这个限度就会清除

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5. $RARP$