IP 地址与硬件地址-ARP-RARP

ARP、RARP、免费ARP、代理ARP及Inverse ARP ARP协议：ARP是已知对方IP地址，请求对方MAC地址的一种地址解释协议，其工作原理如下：1.在封装数据包时如果ARP缓存表中没有找到目标IP地址，主机A就会在本地网络上发送一个ARP广播，在此广播包中，声明自己的MAC地址及源、目标IP地址，请求目标IP主机回复其MAC地址；2.本地网络上其他主机收到后并不作ARP响应，目标主机B接收到该广播后，更新自己的ARP缓存，同时对主机A做ARP回应：“我的MAC地址是00-aa-00-62-c6-09”；3.主机A收到主机B的ARP回应后更新自己的ARP缓存，就知道主机B的MAC 地址了，它就可以向主机B发送信息了。

ARP缓存表采用了老化机制（即设置了生存时间TTL），在一段时间内（一般15到20分钟）如果表中的某一行没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度。

RARP（反向地址转换协议）：用于一种特殊情况，如果站点被初始化后，只有自己的物理网络地址而没有IP 地址，则他可以通过RARP协议，并发出广播请求，征求自己的IP地址，而RARP 服务器则没有负责回答。

这样无IP的站点可以通过RARP协议取得自己的IP地址，这个地址在下一次系统重新开始以前都有效，不用连续广播请求。

RARP广泛用于获取无盘工作站的IP地址。

RARP的工作原理：1. 发送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。

2. 试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。

答：IP协议：实现网络互连。

使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。

ARP协议：完成IP地址到MAC地址的映射。

RARP：使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。

ICMP：允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。

5. 试说明IP 地址与硬件地址的区别。

为什么要使用这两种不同的地址？答：IP地址在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。

在网络层以上使用的是IP地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。

在IP层抽象的互连网上，我们看到的只是IP数据报，路由器根据目的站的IP地址进行选路。

在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是 MAC 帧，IP 数据报被封装在 MAC 帧里面。

MAC帧在不同的网络上传送时，其MAC帧的首部是不同的。

这种变化，在上面的IP层上是看不到的。

每个路由器都有IP 地址和硬件地址。

使用IP地址与硬件地址，尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP地址进行通信。

6.（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？（2）一网络的子网掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少台主机？（1）一A类网络和一B类网络的子网号subnet-id分别为16bit的8bit，问这两个网络的子网掩码有何不同？（2）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。

试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？（3）一个A类地址的子网掩码为255.255.0.255。

它是否为一个有效的子网掩码？（4）某个IP地址的十六进制表示是C22F1481，试将其转换为点分十进制的形式.这个地址是哪一类IP 地址?（5）C类网络使用子网掩码有无实际意义?为什么?答：（1）C类地址对应的子网掩码值。

ARP协议和RARP协议协议名称：ARP协议和RARP协议一、引言ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）是计算机网络中常用的协议，用于将网络层的IP地址映射到数据链路层的物理地址。

本协议旨在详细描述ARP协议和RARP协议的功能、工作原理、数据包格式以及应用场景。

二、ARP协议1. 功能ARP协议用于获取目标IP地址对应的物理地址（MAC地址），以便进行数据链路层的通信。

2. 工作原理- 当主机A要发送数据到目标主机B时，首先检查本地ARP缓存中是否存在目标IP地址对应的物理地址。

如果存在，则直接将数据包发送给目标主机B。

- 如果ARP缓存中不存在目标IP地址对应的物理地址，则主机A会发送一个ARP请求广播消息到局域网上的所有主机，问询目标IP地址对应的物理地址。

- 目标主机B收到ARP请求后，会将自己的物理地址封装在ARP响应消息中发送给主机A。

- 主机A收到ARP响应后，将目标IP地址和物理地址存储在本地ARP缓存中，并将数据包发送给目标主机B。

3. 数据包格式ARP请求消息和ARP响应消息的数据包格式如下：- 以太网帧头部- ARP协议头部- 硬件类型：表示使用的物理网络类型，如以太网。

- 协议类型：表示上层网络协议类型，如IPv4。

- 硬件地址长度：表示物理地址长度，如MAC地址长度为6字节。

- 协议地址长度：表示IP地址长度，如IPv4地址长度为4字节。

- 操作码：表示ARP请求（1）或者ARP响应（2）。

- 发送方硬件地址：发送方的物理地址。

- 发送方协议地址：发送方的IP地址。

- 目标硬件地址：目标主机的物理地址。

- 目标协议地址：目标主机的IP地址。

4. 应用场景ARP协议广泛应用于局域网中，用于解析目标主机的物理地址。

它可以匡助路由器和交换机等设备进行数据包转发，提高网络传输效率。

三、RARP协议1. 功能RARP协议用于根据物理地址（MAC地址）获取对应的IP地址，主要用于无盘工作站等设备无法自行获取IP地址的场景。

ARP 和RARP§3-1 引言⏹在网络级上，主机和路由器用它们的逻辑地址（IP地址）来标识。

⏹分组都要通过物理网络才能到达这些主机和路由器。

⏹在物理级上，主机和路由器用它们的物理地址（MAC地址）来标识。

⏹这就表示将分组交付到一个主机或路由器需要两级地址：逻辑地址和物理地址。

需要他们之间的互相映射。

⏹可以使用静态和动态映射。

⏹静态映射是创建一个表，他将一个逻辑地址与物理地址关联起来，这个表就存储在网络上的每一个机器上。

这种做法局限性比较大。

⏹在动态映射中，每当一个机器知道两个地址（逻辑地址或物理地址）中的一个时，就可使用协议将另一个地址找出来。

⏹有两个协议来完成动态映射：地址解析协议（ARP）和逆地址解析协议（RARP）。

⏹ARP和RARP使用单播和广播物理地址。

§3-2 ARP⏹在任何时候，当主机或路由器有数据报要发送给另一个主机或路由器时，它必须有接收站的逻辑（IP）地址。

但是IP数据报必须封装成帧才能通过物理网络。

⏹这就表示，发送站必须有接收站的物理地址。

⏹ARP将一个IP地址与其物理地址关联起来。

⏹任何时候当主机或路由器需要找出另一个主机或路由器在此网络上的物理地址时，他就发送一个ARP查询分组。

⏹这个分组包括发送站的物理地址和IP地址，以及接收站的IP地址。

⏹因为发送站不知道接收站的物理地址，查询就在网络上广播。

⏹每一个在网络上的主机或路由器都接受和处理这个ARP查询分组，但只有意图中的接受者才识别其IP 地址，并发回ARP 响应分组。

⏹这个分组直接用单播发送给查询者，并使用接受到的查询分组中所用的物理地址。

请求系统A 系统B我要查找一个结点的物理地址，其IP 地址为：141.23.56.23a. ARP 请求用广播发送我是你要找的结点。

我的物理地址为：A46EF45983AB回答系统A系统Bb. 回答用单播发送§3-3 ARP 分组格式⏹ARP 分组是直接封装在数据链路帧中。

什么是ARP/RARP协议一、ARP/RARP协议地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。

主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存；由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗。

ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP 地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。

ARP工作流程举例：主机A的IP地址为192.168.1.1，MAC地址为0A-11-22-33-44-01；主机B的IP地址为192.168.1.2，MAC地址为0A-11-22-33-44-02；当主机A要与主机B通信时，地址解析协议可以将主机B的IP地址（192.168.1.2）解析成主机B的MAC地址，以下为工作流程：（1）根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。

然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。

（2）如果主机A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问192.168.1.2的硬件地址，从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。

源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。

本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。

如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。

（3）主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将主机A 的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。

ARP协议和RARP协议协议名称：ARP协议和RARP协议一、引言ARP（Address Resolution Protocol）协议和RARP（Reverse Address Resolution Protocol）协议是在计算机网络中用于解析网络层地址和物理层地址之间映射关系的协议。

本文将详细介绍ARP协议和RARP协议的工作原理、数据结构和应用场景。

二、ARP协议1. 工作原理ARP协议用于将网络层的IP地址解析为物理层的MAC地址。

当主机A需要与主机B通信时，如果主机A知道主机B的IP地址但不知道其MAC地址，则主机A会发送一个ARP请求广播，询问局域网内是否有主机知道该IP地址对应的MAC地址。

局域网内的所有主机都会接收到该广播，但只有主机B会响应ARP请求，将自己的MAC地址发送给主机A。

主机A收到响应后，将主机B的MAC地址缓存起来，以便后续通信使用。

2. 数据结构ARP协议的数据结构包括以下字段：- 硬件类型：表示使用的物理层协议类型，如以太网为1。

- 协议类型：表示使用的网络层协议类型，如IPv4为0x0800。

- 硬件地址长度：表示物理地址的长度，如以太网地址为6字节。

- 协议地址长度：表示网络地址的长度，如IPv4地址为4字节。

- 操作码：表示ARP请求或响应的类型，如ARP请求为1，ARP响应为2。

- 发送方硬件地址：表示发送方的物理地址。

- 发送方协议地址：表示发送方的网络地址。

- 目标硬件地址：表示目标的物理地址。

- 目标协议地址：表示目标的网络地址。

3. 应用场景ARP协议在局域网中的应用非常广泛，例如：- IP地址解析：当主机需要与其他主机通信时，使用ARP协议解析目标主机的MAC地址。

- ARP缓存：主机会将解析到的MAC地址缓存起来，以提高后续通信的效率。

- 网络设备配置：交换机和路由器等网络设备使用ARP协议来学习和更新MAC地址表，以便正确转发数据包。

三、RARP协议1. 工作原理RARP协议与ARP协议相反，用于将物理层的MAC地址解析为网络层的IP地址。