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计算机网络 地址解析(ARP)协议

计算机网络地址解析(ARP)协议

地址解析协议(ARP)是一种能够实现IP地址到物理地址转化的协议。在以太网中,通过物理地址来识别网络上的各个主机,IP地址只是以符号地址的形式对目的主机进行编址。通过ARP协议将网络传输的数据报目的IP地址进行解析,将其转化为目的主机的物理地址,数据报才能够被目的主机正确接收。

实现IP地址到物理地址的映射在网络数据传输中是非常重要的,任何一次从互联网层及互联网层以上层发起的数据传输都使用IP地址,一旦使用IP地址,必须涉及IP地址到物理地址的映射,否则网络将不能识别地址信息,无法进行数据传输。

IP地址到物理地址的映射包括表格方式和非表格方式两种。其中,表格方式是事先在各主机中建立一张IP地址、物理地址映射表。这种方式很简单,但是映射表需要人工建立及人工维护,由于人工建立维护比较麻烦,并且速度较慢,因此该方式不适应大规模和长距离网络或映射关系变化频繁的网络。而非表格方式采用全自动技术,地址映射完全由设备自动完成。根据物理地址类型的不同,非表格方式有分为直接映射和动态联编两种方式。

1.直接映射

物理地址分为固定物理地址和可自由配置的物理地址两类,对于可自由配置的物理地址,经过配置后,可以将其编入IP地址码中,这样物理地址的解析就变的非常简单,即将它从IP地址的主机号部分取出来便是,这种方式就是直接映射。直接映射方式比较简单,但适用范围有限,当IP地址中主机号部分不能容纳物理地址时,这种方式将失去作用。另外,以太网的物理地址都是固定的,一旦网络接口更改,物理地址也随之改变,采用直接映射将会出现问题。

2.动态联编

由于以太网具有广播能力和物理地址是固定的特点,通常使用动态联编方式来进行IP 地址到物理地址的解析。动态联编ARP方式的原理是,在广播型网络中,一台计算机A欲解析另一台计算机B的IP地址,计算机A首先广播一个ARP请求报文,请求计算机B回答其物理地址。网络上所有主机都将接收到该ARP请求,但只有计算机B识别出自己的IP地址,并做出应答,向计算机A发回一个ARP响应,回答自己的物理地址。

为提高地址解析效率,ARP使用了高速缓存技术,即在每台使用ARP的主机中,都保留一个专用的高速缓存,存放最近获得的IP地址-物理地址联编信息。当收到ARP应答报文时,主机就将信宿机的IP地址和物理地址存入缓存。在发送报文时,首先在缓存中查找相应的地址联编信息,若不存在相应的地址联编信息,再利用ARP进行地址解析。这样不必每发一个报文都进行动态联编,提高地址解析效率,从而使网络性能得到提高。

另外,还有一种在无盘工作站中常用的反向地址解析协议(RARP),它可以实现物理地址到IP地址的转换。在无盘工作站启动时,首先以广播方式发出RARP请求,网络上的RARP 服务器会根据RARP请求中的物理地址为该工作站分配一个IP地址,生成一个RARP响应报文发送回去。然后,无盘工作站接收到RARP响应报文,便获得自己的IP地址,就能够和服务器进行通信。

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