TCP-IP详解卷1：协议 学习笔记(4) ARP

参考：TCP-IP详解卷1：协议

ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）

ARP为IP地址到对应的硬件地址之间提供动态映射，这个过程是自动完成的，一般应用程序用户或者系统管理员不必关心。

RARP是被那些没有磁盘驱动器的系统使用（一般是无盘工作站或X终端），需要系统管理员进行手工设置。

在ARP背后有一个基本概念，那就是网络接口有一个硬件地址（一个48bit的值，标识不同的以太网或令牌环网络接口）。在硬件层次上进行的数据帧交换必须有正确的接口地址。TCP/IP有自己的地址：32bit的IP地址。知道主机的IP地址并不能让内核发送一帧数据给主机，内核必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。ARP的功能是在32bit的IP地址和采用不同网络技术的硬件地址之间提供动态映射。

点对点链路不使用ARP，当设置这些链路时（一般在引导过程进行），必须告知内核链路每一端的IP地址。像以太网地址这样的硬件地址并不涉及。

ARP高效运行的关键是由于每个主机都有一个ARP高速缓存。

以太网报头中的前两个字段是以太网的源地址和目的地址。目的地址为全1的特殊地址时广播地址。电缆上的所有以太网接口都要接收广播的数据帧。

两个字节长的以太网帧类型表示后面的数据类型。对于ARP请求或应答来说，该字段的值为0x0806.

硬件和协议用来描述ARP分组中的各个字段。例如：一个ARP请求分组询问协议地址（这里是IP地址）对应的硬件地址（这里是以太网地址）。

硬件类型字段表示硬件地址的类型，值为1表示以太网地址。协议类型字段表示要映射的协议地址类型。它的值为0x0800即表示IP地址。它的值与包含IP数据报的以太网数据帧中的类型字段的值相同。

接下来两个1字节的字段，硬件地址长度和协议地址长度分别指出硬件地址和协议地址的长度，以字节为单位。对于以太网上IP地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4。

操作字段指出四种从操作类型，是ARP请求（1），ARP应答（2），RARP请求（3），RARP应答（4）。这个字段是必须的。

接下来的四个字段是发送端的硬件地址、发送端的协议地址、目的端的硬件地址和目的端的协议地址。

ARP代理

当ARP请求是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就可以回答该请求，这个过程称作委托ARP或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。路由器的功能相当于目的主机的代理，把分组从其它主机转发给它。

ARP代理也称作混合ARP或ARP出租。这些名字来自于ARP代理的其他用途：通过两个物理网络之间的路由器可以互相隐藏物理网络。在这种情况下，两个物理网络可以使用相同的网络号，只要把中间的路由器设置成一个ARP代理，以响应一个网络到另一个网络主机的ARP请求。

免费ARP

ARP的另一个特性为免费ARP（gratuitous ARP），是指主机发送ARP查找自己的IP地址。通常发生在系统引导期间进行接口配置的时候。

免费ARP的作用：

（1）一个主机可以通过它来确定另一个主机是否设置了相同的IP地址，主机不希望对此请求有一个回答，但是如果收到一个回答，就会在终端日志上产生一个错误消息，以太网地址。。。发送来重复的IP地址。可以警告管理员，某个系统有不正确的设置。

（2）如果发生免费ARP的主机正好改变了硬件地址（可能是主机关机了，并换了一块接口卡，然后重新启动），那么这个分组就可以使其他主机告诉缓存中旧的硬件地址进行相应的更新。