IP地址與MAC地址 ARP協議

IP地址

其實,互聯網世界就是我們現實世界的一個延伸,很多計算機上面的事情,我們都可以在現實中找到相似的一個例子。在現實世界中,如果我們要寄一封信給別人,我們需要哪些信息。最重要的,莫過於地址信息,而IP地址,就是我們計算機網絡世界中的地址,有了這個地址,我們就能夠快速地找到對應的機器。當我們在瀏覽器上面訪問一個網站的時候,我們會先使用這個網站地址去DNS那邊進行解析,得到最終的IP地址,在互聯網中,各路交換機會根據這個IP地址,最終把用戶的請求送到對應的網絡當中。現在我們使用的IP地址,是32位的,也就是IPv4,當年定下這個標準的時候,也沒意料到這個世界的計算機會發展得如此的迅速,慢慢的,網絡IP就不夠用了。好在IP地址其實是分成外網IP跟內網IP。就好比有一個城市裏面有很多個小區,可能每個小區都有1幢602,這就是內網IP,而外網IP,就好比這個的名字跟位置,如深圳市後海中心區深圳灣一號。假如你去深圳,直接找個人問1幢602在哪?沒人知道,但是你到了深圳灣的樓下,再問下1幢602的位置,立馬就有人告訴你了。

MAC地址

計算機的MAC地址,又稱之爲物理地址,每個網卡在生產的時候,每個生產商都會給自己的網卡分配一個唯一的ID。MAC地址就好比一個人的身份證,當然,身份證是可僞造的,MAC地址也是如此,有些工具可以篡改掉。當然,如果局域網裏面有兩臺MAC地址一樣的機器,是會有問題的。MAC地址在網絡通信中扮演着什麼樣的角色的?其實MAC地址只在局域網中發揮作用。就好比你在大馬路上,高喊一個人的身份證,沒有人會認識一樣,只有到了他們小區,在那裏喊,纔有可能有人應答。當有請求的網關的時候,網關便會向局域網內的機器呼喊,IP爲XXX的是哪臺機器,對應機器回覆自己的MAC地址,之後網關就知道使用這臺機器進行通信了

ARP協議

地址解析協議,即ARP(Address Resolution Protocol),是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議。主機發送信息時將包含目標IP地址的ARP請求廣播到局域網絡上的所有主機,並接收返回消息,以此確定目標的物理地址;收到返回消息後將該IP地址和物理地址存入本機ARP緩存中並保留一定時間,下次請求時直接查詢ARP緩存以節約資源。地址解析協議是建立在網絡中各個主機互相信任的基礎上的,局域網絡上的主機可以自主發送ARP應答消息,其他主機收到應答報文時不會檢測該報文的真實性就會將其記入本機ARP緩存;

工作過程

主機A的IP地址爲192.168.1.1,MAC地址爲0A-11-22-33-44-01; 主機B的IP地址爲192.168.1.2,MAC地址爲0A-11-22-33-44-02; 當主機A要與主機B通信時,地址解析協議可以將主機B的IP地址(192.168.1.2)解析成主機B的MAC地址,以下爲工作流程:

第1步:根據主機A上的路由表內容,IP確定用於訪問主機B的轉發IP地址是192.168.1.2。然後A主機在自己的本地ARP緩存中檢查主機B的匹配MAC地址。

第2步:如果主機A在ARP緩存中沒有找到映射,它將詢問192.168.1.2的硬件地址,從而將ARP請求幀廣播到本地網絡上的所有主機。源主機A的IP地址和MAC地址都包括在ARP請求中。本地網絡上的每臺主機都接收到ARP請求並且檢查是否與自己的IP地址匹配。如果主機發現請求的IP地址與自己的IP地址不匹配,它將丟棄ARP請求。

第3步:主機B確定ARP請求中的IP地址與自己的IP地址匹配,則將主機A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP緩存中。

第4步:主機B將包含其MAC地址的ARP回覆消息直接發送回主機A。

第5步:當主機A收到從主機B發來的ARP回覆消息時,會用主機B的IP和MAC地址映射更新ARP緩存。本機緩存是有生存期的,生存期結束後,將再次重複上面的過程。主機B的MAC地址一旦確定,主機A就能向主機B發送IP通信了。

工作要素:ARP緩存

ARP緩存是個用來儲存IP地址和MAC地址的緩衝區,其本質就是一個IP地址-->MAC地址的對應表,表中每一個條目分別記錄了網絡上其他主機的IP地址和對應的MAC地址。每一個以太網或令牌環網絡適配器都有自己單獨的表。當地址解析協議被詢問一個已知IP地址節點的MAC地址時,先在ARP緩存中查看,若存在,就直接返回與之對應的MAC地址,若不存在,才發送ARP請求向局域網查詢。

 

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