计算机网络基础 (四)--- 网络层 -ARP 协议与 RARP 协议

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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