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第三章 ARP与RARP 引言 我们使用TCP/IP进行通信，从高层来看使用的是IP地址作为源/目的地的标识 IP数据包的传输是通过物理网络来进行的 物理网络有它自己的地址机制，称为物理地址。 物理网络是通过物理地址来发送和接收数据的。设备驱动程序从不检查I P数据报中的目的I P地址 于是，引出一个问题： 由于物理网络并不识别IP地址，那么它把IP数据包发给谁呢？ 这里就有一个IP地址和物理地址的映射问题。只要能找到IP地址对应的物理地址，IP数据包在物理网络传输中的寻址问题就解决了。 Ethernet Address 以太网是我们常用的网络，以此为例： 每个以太网接口都有一个唯一的48位的地址（也叫做硬件地址、MAC地址） Example: C0:B3:44:17:21:17 前24位标识网络接口卡的厂商，不同厂商生产的标识不同，后24位是由厂商指定的网络接口卡序列号 分配给厂商的地址是由某机构统一分配的，保证唯一。 广播地址：所有比特位都是1 (11:11:11:11:11:11?,X,FF:FF:) Ethernet Addressing 先看一下Ethernet 的数据帧，虽然不同标准帧的格式稍有区别，但其中都有一个目的地址，标识此帧数据希望由谁来接收。 但是呢，以太网是一种广播网络，连接在网络中的主机可以收到网络上发送的所有数据。虽然都收到，但主机会检查数据帧中的目的地址。如果目的地址和自己接口的地址不符，同时目的地址也不是广播地址，那么就会丢弃这个数据。 IP数据包在以太网上的传输 课本例子P29，Figure4.1 构造一个IP数据包，设好目的IP地址P4 交给网卡处理，指定发往M4 网卡将数据包封装在数据帧中的数据区中，并将数据帧的目的地址设置为M4，然后发送出去 以太网的广播特性，每台主机都能收到这个数据帧 H4收到后，通过比较目的地址，发现该帧是发给自己的，就将帧的数据区提取出来，交给上层协议处理。 结论：IP协议在发送数据时必须知道通过哪个MAC地址才能到达目的IP地址，就是说，IP协议中有一张表，记录了目的IP地址到MAC地址的映射。 convert the protocol type, target protocol address pair to a 48bit Ethernet address 映射表建立的方法 人工建立 自动建立 利用了以太网的广播特性，让主机互相知道对方的IP地址和MAC地址。这就是ARP协议采用的方法 地址解析就是给定IP地址，找到其硬件地址的过程 Address Resolution ARP 地址解析协议（Address Resolution Protocol）是需要发送报文的主机在知道目的IP却不知道目的物理地址的时候使用的 ARP是一个广播协议——网络上的每个主机都能收到ARP请求 各主机根据其IP地址检查ARP请求——只有符合的那个进行应答（当然，想搞破坏的话，其它主机也可以应答进行欺骗，这就涉及到一些安全方面的课题了） ARP conversation ARP (cont.) ARP不需要每发送一个IP数据包都执行——它可以用缓存来记住IP地址和物理地址的对应关系：IP地址，物理地址，更新时间。（缓存的有效期大约10分钟左右吧） 接收到ARP请求的主机也可以根据请求中的源IP地址和源物理地址更新自己的缓存。 网络接口层简介 以太网的帧格式 Internet 封裝：網際層封包與 Ethernet 訊框包裝 Type 0800 ：IP 封包 Type 0806：ARP 封包 Type 8035：RARP 封包 ARP数据包格式 struct arp { u_short ar_hwtype; /* hardware type */ u_short ar_prtype; /* protocol type */ u_char ar_hwlen; /* hardware address length */ u_char ar_prlen; /* protocol address length */ u_short ar_op; /* ARP operation (see list above) */ u_char ar_addrs[1]; /* sender and target hw proto addrs */ }; #define SHA(p) (p-ar_addrs[0]) #define SPA(p) (p-ar_addrs[p-ar_hwlen]) #define THA(p) (p-ar_addrs[p-ar_hwlen + p-ar_prlen]) #define TPA(p) (p-