地址解析协议（Address Resolution Protocol）

将IP地址转换成MAC地址的网络层协议

为什么需要ARP

位于网络层的主机和路由器是通过其逻辑地址标识的，在TCP/IP协议簇中，逻辑地址对应为IP地址，长度为32比特。

报文是通过物理网络送达主机和路由器的。在物理层中，通过各自的物理地址识别，其要求物理地址本地唯一，不必全局唯一。如以太网使用的48比特MAC地址。

报文传输需要两个层次的寻址：逻辑寻址、物理寻址

需要解决的问题：IP数据包包含的是IP地址，而路由器上的硬件接口只理解物理网络的寻址；硬件接口必不可少

地址映射和解析

静态映射：创建一张逻辑地址与物理地址相关联的表格。

静态映射的局限性主要体现在主机IP与MAC地址的更新。例如更换新的网卡等，会导致MAC地址或IP地址发生变化。因此，静态映射表需要周期性更新，而这将导致巨大的网络开销

动态映射：当主机知道逻辑或物理地址中的一个时，可以使用协议去查询对应的另一个地址

实现动态映射通常有两种协议：地址解析协议（Address Resolution Protocol,ARP）和逆向地址解析协议（Reverse Address Resolution Protocol,RARP）。

ARP将一个逻辑地址映射到一个物理地址，RARP将一个物理地址映射到一个逻辑地址。

ARP的四种情况

发送者是一台主机，向同一网络中的另一台主机发送报文。此时IP需要与一个物理地址建立映射

发送者是一台主机，向另一个网络中的另一台主机发送报文。主机查询路由表，查询下一跳路由器的IP地址。此时，路由器的IP地址成为必须映射到物理地址的逻辑地址。IP地址仍然是目的地址，而物理地址为下一跳路由器的MAC地址。

发送者是一台路由器，接收到一个目的地址是处于其他网络主机的数据包。发送者查询路由表，找到目的主机对应的下一跳的IP地址。下一跳的IP地址成为必须映射到物理地址的逻辑地址。此时，IP地址仍是目的地址，物理地址是通往目的主机的路径上下一跳路由器的MAC地址。

发送者是一台路由器，接受到目的地址是同一网络主机的数据报。数据报的目的IP成为必须映射到物理地址的逻辑地址。

RARP服务器

RARP服务器是一台特殊的服务器，可以通过配置来侦听RARP请求并作出应答。

RARP的工作方式

发送者生成RARP请求消息：源节点生成RARP请求，发送者MAC地址和目的地址均设置为本机的MAC地址。发送者IP和目的IP为空。

发送者广播RARP请求，在本地网络中。

本地节点处理RARP请求消息，通过本地网络中的RARP服务器。没有被设置为RARP服务器的主机会忽略这个请求。

RARP服务器查询表中源节点的硬件地址，寻找对应的IP地址，发送者MAC和IP均设为RARP服务器自身的地址，目的MAC地址为源节点的MAC地址，目的IP地址为查询出的IP地址。

RARP服务器发送RARP应答消息，通过单播形式，传回源节点。

源节点处理应答消息，将应答消息中的目的IP设为自身的IP地址。

RARP的限制

RARP是一个非IP协议，它不能被客户端的TCP/IP协议栈所处理。而且每一台中心服务器的MAC地址必须手动配置，并且协议只能返回一个IP地址。

因此，近年来RARP已经被停用，被引导程序协议（Bootstrap Protocol，BOOTP）与动态主机分配协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）所取代。

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