TCP/IP協議詳解筆記——ARP協議和RARP協議

ARP：地址解析協議

對於以太網，數據鏈路層上是根據48bit的以太網地址來肯定目的接口，設備驅動程序從不檢查IP數據報中的目的IP地址。ARP協議爲IP地址到對應的硬件地址之間提供動態映射。

工做過程

在以太網（ARP協議只適用於局域網）中，若是本地主機想要向某一個IP地址的主機（路由表中的下一跳路由器或者直連的主機，注意此處IP地址不必定是IP數據報中的目的IP）發包，可是並不知道其硬件地址，此時利用ARP協議提供的機制來獲取硬件地址，具體過程以下：

1) 本地主機在局域網中廣播ARP請求，ARP請求數據幀中包含目的主機的IP地址。意思是「若是你是這個IP地址的擁有者，請回答你的硬件地址」。

2) 目的主機的ARP層解析這份廣播報文，識別出是詢問其硬件地址。因而發送ARP應答包，裏面包含IP地址及其對應的硬件地址。

3) 本地主機收到ARP應答後，知道了目的地址的硬件地址，以後的數據報就能夠傳送了。

點對點鏈路不使用ARP協議。

幀格式

 

• 以太網目的地址：目的主機的硬件地址。目的地址全爲1的特殊地址是廣播地址。
• 以太網源地址：源主機的硬件地址。
• 幀類型：對於ARP協議，該字段爲0x0806。對於RARP協議，該字段爲0x8035。
• 硬件類型：表示硬件地址的類型。值爲1時表示以太網地址。也就是說ARP協議不只僅應用於以太網協議，還能夠支持別的鏈路層協議。
• 協議類型：表示要映射的協議地址類型。值爲0x0800時表示IP協議。
• 硬件地址長度：與硬件類型對應的硬件地址的長度，以字節爲單位。若是是以太網，則是6字節（MAC長度）。
• 協議地址長度：與協議類型對應的協議地址長度，以字節爲單位。若是是IP協議，則是4字節（IP地址長度）。
• 操做類型（op）：四中操做類型。ARP請求（1），ARP應答（2），RARP請求（3），RARP應答（4）。
• 發送端硬件地址：若是是以太網，則是源主機以太網地址，此處和以太網頭中的源地址對應。
• 發送端協議地址：若是是IP協議，則表示源主機的IP地址。
• 目的端硬件地址：若是是以太網，則是目的以太網地址，和以太網頭中的目的地址對應。
• 目的端協議地址：若是是IP協議，則表示源主機要請求硬件地址的IP地址。
• 對應ARP請求包來講，目的端的硬件地址字段無須填充，其餘字段都須要填充。對於ARP回覆包來講，全部字段都須要填充。

APR請求包是廣播的，可是ARP應答幀是單播的。

以太網數據報最小長度是60字節（14字節的以太網頭，不包含4字節的FCS），ARP數據包長度爲42字節（14字節的以太網頭和28字節的ARP數據），須要加入填充字符到以太網最小長度要求：60字節。

ARP高速緩存

每一個主機都有一個ARP高速緩存表，這樣避免每次發包時都須要發送ARP請求來獲取硬件地址。默認老化時間是20分鐘。利用arp -a命令能夠查看顯示系統中高速緩存的內容。

Windows下「arp -d」命令能夠清除arp高速緩存表。

有時候須要手動清除arp緩存，曾經就是由於arp緩存沒有作清理，致使迷惑了好久。遇到的問題：

1) 製做了一個寫路由器MAC地址的工具，每次寫完MAC地址，重啓路由器，會發現沒法telnet登錄路由器。IP地址沒變，可是MAC地址更改了，而ARP緩存表中IP地址映射的仍然是舊的MAC地址。

2) 相似的問題，有兩個路由器具備相同的IP地址。先鏈接一個路由器，登錄成功後，再去鏈接另外一臺路由器，卻發現登錄不了。

ARP代理

若是ARP請求時從一個網絡的主機發往另外一個網絡上的主機，那麼鏈接這兩個網絡的路由器能夠回答該請求，這個過程稱做委託ARP或者ARP代理。這樣能夠欺騙發起ARP請求的發送端，使它誤覺得路由器就是目的主機。

RARP：逆地址解析協議

將局域網中某個主機的物理地址轉換爲IP地址，好比局域網中有一臺主機只知道物理地址而不知道IP地址，那麼能夠經過RARP協議發出徵求自身IP地址的廣播請求，而後由RARP服務器負責回答。RARP協議普遍應用於無盤工做站引導時獲取IP地址。

RARP容許局域網的物理機器從網管服務器ARP表或者緩存上請求其IP地址。

幀格式

幀格式同ARP協議，幀類型字段和操做類型不一樣，具體見ARP幀格式描述。

工做原理

1. 主機發送一個本地的RARP廣播，在此廣播包中，聲明本身的MAC地址而且請求任何收到此請求的RARP服務器分配一個IP地址。

2. 本地網段上的RARP服務器收到此請求後，檢查其RARP列表，查找該MAC地址對應的IP地址。

3. 若是存在，RARP服務器就給源主機發送一個響應數據包並將此IP地址提供給對方主機使用。

4. 若是不存在，RARP服務器對此不作任何的響應。

5. 源主機收到從RARP服務器的響應信息，就利用獲得的IP地址進行通信；若是一直沒有收到RARP服務器的響應信息，表示初始化失敗。