计算机网络基础(四)---网络层-ARP协议与RARP协议
文章内容概览
还是看在上一篇文章中提到的这张图,计算机A将数据跨设备传输给C。A发出目的地为C的IP数据报,查询路由表发现下一跳为E,A将IP数据报交给数据链路层,并告知目的MAC地址是E。那么A是如何知道E的MAC地址的?这个是本文要介绍的
ARP协议
ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议
作用:把网络层32位的IP转换成数据链路层48位的MAC地址,在这个过程中有一个很重要的表,ARP缓存表
该表的形式如下,也是一个映射:
对于ARP缓存表的使用,有两种情况
- ARP缓存表中有缓存IP地址和MAC地址的映射关系
- ARP缓存表中没有缓存IP地址和MAC地址的映射关系
如果有缓存的情况,就像上篇文章中介绍的步骤一样,A可以直接告诉数据链路层,E的MAC地址。A会查询ARP缓存表,查看E的MAC地址是什么,然后告知数据链路层。
如果没有缓存的情况,ARP会广播某一个IP的信息,收到这个广播的设备会回应一个包,表示我是不是这个IP地址。如果是,广播该IP地址的设备会记录对应设备的MAC地址
- ARP缓存表是ARP协议和RARP协议运行的关键
- ARP缓存表缓存了IP地址到硬件地址之间的映射关系(在网络层进行数据转发的时候,需要数据链路层和物理层,因此网络层在进行数据发送的时候,首先需要通过ARP协议,把IP地址转化为MAC地址,然后告诉数据链路层,这时,数据链路层才能进行数据帧的传输)
- ARP缓存表中的记录并不是永久有效的,有一定的期限(因为MAC地址是永久不变的,但是IP地址是会变化的)
可以使用arp -a这个命令来查看路由表中的内容
ARP协议的报文信息
ARP协议的报文信息是直接封装到数据链路层的数据帧中的
最上边为数据链路层的数据帧格式,中间是ARP协议的报文信息,PAD是填充的内容
可能这里会有一个疑问,既然ARP协议是直接封装在数据链路层的数据帧中的,那为什么ARP协议是属于网络层?主要是因为ARP协议使用到了IP地址,所以它属于网络层的内容。所以ARP协议是数据链路层和网络层配合使用的一个协议
RARP协议
- RARP(Reverse Address Resolution Protocol)逆地址解析协议
- 就是和ARP协议做相反的工作,它是将48位的MAC地址转换为32位的IP地址
它的内容是和ARP协议非常类似的
了解了ARP协议和RARP协议之后,就应该知道,在计算机A进行跨设备传输数据时,A并不是直接告诉数据链路层,目的MAC是E的,而是先查自身的缓存表之后,才知道的目的MAC地址的
在快速变化的技术中寻找不变,才是一个技术人的核心竞争力。知行合一,理论结合实践
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