计算机网络应用 ARP协议

计算机网络应用ARP协议

地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）是一种能够实现IP地址到物理地址转化的协议。在计算机网络中，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。