地址解析协议-计算机网络应用

地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）可以实现IP地址映射成为物理地址。

1.ARP操作

ARP使用映射表工作。映射表是指地址解析协议高速缓存（ARP Cache），提供IP地址和物理地址的映射。在局域网上，ARP根据目的IP地址在映射表中查找对应的物理地址。如ARP找到对应的物理地址，就把该物理地址返回给发送端。如在ARP Cache中没有对应的物理地址，则ARP模块向网络广播一个ARP请求分组。该请求分组包括发送端的物理地址与IP地址，以及接收端的IP地址。

网络上所有主机和路由器都会接收和处理ARP请求分组，但只有目的接收端才能识别出ARP请求分组的目的IP地址，并发回ARP应答分组给发送端。ARP应答分组包含接收端IP地址和物理地址。ARP应答分组用单播形式直接发回发送端，使用请求分组提供物理地址。

发送端接收到ARP应答分组后，将所获物理地址放入ARP Cache中，以后若再有发送到该IP目的地址的分组，则直接通过ARP Cache将目的IP地址映射为物理地址。如图4-10所示。

图4-10 ARP操作过程

a）ARP请求用广播发送 b）ARP应答用单播发送

主机A（IP地址：131.128.64.3）有一个IP分组要交付给主机B（IP地址：131.128.98.7），但A不知道B的物理地址，所以A在网络上广播一个ARP请求分组以查找B的物理地址。网络上所有主机都可接收该ARP请求，但只有B可识别出分组的目的IP地址。主机B使用单播形式，发送ARP应答分组到主机A，主机A接收到ARP应答分组后，就可获得主机B的物理地址，然后才把IP分组传递给数据链路层进行实际交付。

2.ARP分组格式

ARP分组格式如图4-11所示。

图4-11 ARP分组格式

硬件类型（Hardware Type）：16bit，用于定义发送端使用的硬件接口（网络访问层）的类型。ARP可以应用于各种网络上。对于以太网，该字段值是1。

协议类型（Protocol Type）：16bit，用于定义发送端使用的协议的类型。ARP可用于任何高层协议。对于IPv4协议，该字段值是0x0800。

硬件长度（Hardware Length，HLen）：8bit，用于定义物理地址的长度，以字节为计算单位。对于以太网，该字段值是6。

协议长度（Protocol Length.PLen）：8bit，用于定于协议地址的长度，以字节为计算单位。对于IPv4协议，该字段值是4。

操作（Operation）：16bit，用于定义当前的操作类型。

Operation=l，表示这个是ARP请求。(www.xing528.com)

Operation=2，表示这个是ARP应答。

Operation=3，表示这个是RARP请求。

Operation=4，表示这个是RARP应答。

发送端硬件地址（Sender Hardware Address）：长度可变，用于定义发送端的物理地址。对于以太网，该字段长6B。

发送端协议地址（Sender Protocol Address）：长度可变，用于定义发送端的协议地址。对于IPv4协议，该字段长4B。

目标硬件地址（Target Hardware Address）：长度可变，用于定义接收端的物理地址。对于以太网，该字段长6B；对于ARP请求报文，该字段是全“0”，表示是未知值。

目标协议地址（Target Protocol Address）：长度可变，用于定义接收端的协议地址。对于IPv4协议，该字段长4B。

ARP分组直接封装在数据链路帧中，如图4-12所示。

图4-12 ARP分组的封装

严格地说，ARP分组不使用IP服务器，因ARP消息不会离开逻辑网络，且不需要进行路由选择。对于ARP请求分组，目的地址字段是全“1”的广播地址（0xFFFFFFFFFFFF），因发送端不知道接收端的物理地址，ARP请求分组必须在网络上广播。

类型字段表示此帧携带的数据的类型。对于ARP分组，该字段的值为0x0806；对于RARP分组，该字段的值为0x8035。

3.代理ARP

代理ARP（代理地址解析协议），通常在路由器上使用，用来产生子网效应。路由器上运行代理ARP，可将一个子网地址映射成为多个物理地址。图4-13给出了一个代理ARP的实例。

图4-13 代理ARP

在路由器上运行了代理ARP后，该路由器就代表了连接在这个子网上的所有主机。当该路由器收到ARP请求时，如请求的目标IP地址与子网中某个主机（或路由器）的IP地址匹配，则路由器发送ARP应答，提供自己的物理地址作为目标硬件地址。以后当该路由器收到真正的IP分组时，就把IP分组转发给子网中相应的主机或路由器。