TCP/IP协议详解笔记——ARP协议和RARP协议

说明:本文转自 http://write.blog.csdn.net/postedit

ARP:地址解析协议

对于以太网,数据链路层上是根据48bit的以太网地址来确定目的接口,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。

工作过程

在以太网(ARP协议只适用于局域网)中,如果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地址不一定是IP数据报中的目的IP)发包,但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,具体过程如下:

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“如果你是这个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。于是发送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,之后的数据报就可以传送了。

点对点链路不使用ARP协议因为它所建立的路径对于每条通过电信运营商设施连接的远程网络都是永久而且固定的,不需要使用ARP协议这一动态映射协议)

帧格式

 TCP/IP协议详解笔记——ARP协议和RARP协议_第1张图片

  • 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协议不仅仅应用于以太网协议,还可以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。如果是以太网,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。如果是IP协议,则是4字节(IP地址长度)。
  • 操作类型(op):四中操作类型。ARP请求(1),ARP应答(2),RARP请求(3),RARP应答(4
  • 发送端硬件地址:如果是以太网,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:如果是IP协议,则表示源主机的IP地址。
  • ***告诉发送端的IP地址和MAC地址就类似于我们平时的寄出地址,因为ARP协议最后期待接收方能够把自己的MAC地址填入到我们的发送的数据帧里面,并且能够以应答的方式发送个请求方。
  • 目的端硬件地址:如果是以太网,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:如果是IP协议,则表示源主机要请求硬件地址的IP地址。
  • 对应ARP请求包来说,目的端的硬件地址字段无须填充(这个是由目的主机来填的哈,因为我发送这个请求包的目的就是为了获得这个东东),其他字段都需要填充。对于ARP回复包来说,所有字段都需要填充。

APR请求包是广播的(因为我不知道目的主机的MAC地址,当然我要是知道的话,我就不会发这个请求包了),但是ARP应答帧是单播的(你在你的请求包里面把你的MAC地址告诉了我,我都已经知道你的MAC地址了,当然也就不需要广播了,只需要把我的应答包回复给你一个人就行,哈哈

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),需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

     每个主机都有一个ARP高速缓存表(当然是在内核中,而内核开机的时候就常驻内存了),这样避免每次发包时都需要发送ARP请求来获取硬件地址。默认老化时间是20分钟。利用arp -a命令可以查看显示系统中高速缓存的内容。

Windows下“arp -d”命令可以清除arp高速缓存表。

有时候需要手动清除arp缓存,曾经就是因为arp缓存没有做清理,导致迷惑了很久。遇到的问题:

1) 制作了一个写路由器MAC地址的工具,每次写完MAC地址,重启路由器,会发现无法telnet登陆路由器。IP地址没变,但是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) 类似的问题,有两个路由器具有相同的IP地址。先连接一个路由器,登陆成功后,再去连接另一台路由器,却发现登陆不了。

ARP代理

如果ARP请求时从一个网络的主机发往另一个网络上的主机,那么连接这两个网络的路由器可以回答该请求,这个过程称作委托ARP或者ARP代理。这样可以欺骗发起ARP请求的发送端,使它误以为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,比如局域网中有一台主机只知道物理地址而不知道IP地址,那么可以通过RARP协议发出征求自身IP地址的广播请求,然后由RARP服务器负责回答。RARP协议广泛应用于无盘工作站引导时获取IP地址

RARP允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,帧类型字段和操作类型不同,具体见ARP帧格式描述。

工作原理

1. 主机发送一个本地的RARP广播,在此广播包中,声明自己的MAC地址并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. 如果存在,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. 如果不存在,RARP服务器对此不做任何的响应。

5. 源主机收到从RARP服务器的响应信息,就利用得到的IP地址进行通讯;如果一直没有收到RARP服务器的响应信息,表示初始化失败。


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