1、計算機網絡-4-3-AR地址解析協議以及IP數據報首部地址解析協議ARPfflIP數據報首部在實際的應用中，我們會經常遇見這樣的一個問題：我們已知一個機器（主機或者路由器的）ip地址，我們怎么獲取相應的硬件地址？，地址解析協議就是用來解決這個問題的。ARP協議的作用：YZOO-OO-CO-15-AD-18（a）主機A廣播發送ARP請求分組UARP請求r209.0,0.5209.006ARP請求ARP請求我是209.00.5,碩件地址是OO-OO-CO-15-AD-lSc我想知道主機209.006的硬件地址.ARP請求我的A地址為由上圖可知：首先ARP協議劃歸為網絡層，但是ARP協議是為了從網絡

2、層使用的IP地址，解析出在數據鏈路層的A地址，因此有的書籍也會把ARP協議劃分到數據鏈路層，這也是可以的。ARP協議的要點網絡層使用的是IP地址，但在實際的鏈路層傳輸數據幀我們使用的是A地址。在一個網絡上可能會有新的主機加入或者舊的主機撤去。除此之外更換網絡適配器也會導致A地址發生變化。ARP地址解析協議解決這個問題的方法是在主機ARP高速緩存中存放一張IP地址到A地址的映射表，而且這個表還要動態更新（添加或者刪除）每個主機都有一個ARP高速緩存（ARP）,里面有著本局域網的各個主機和路由器的IP地址到硬件地址的映射表，這些都是該主機目前知道的一些地址。那么主機該怎么知道這些地址呢？ARP進程

3、在本局域網內廣播發送一個ARP請求分組。ARP請求分組的主要內容是：我的IP是A-我想知道IP地址為的A地址為多少？在本局域網所有的主機運行的ARP進程都會收到這條此ARP請求分組。在主機的IP地址與請求分組中要查詢的IP地址一致，就收下這個請求分組，并向主機主動發送一個響應分組，同時在這個響應分組寫入自己的地址。由于其他主機的IP地址和請求要查詢的IP地址不一樣，因此都不會理會這個請求分組。ARPXYB我是20900*6,確件地址是08-00-2B00-EE-0Ae（b）主機B向A發送ARP響應分組209.0.0.608-00-2B-00-EE-QA注意：請求分組是廣播，但是響應分組單播，就

4、從源地址發送到一個目的地址。主機收到這個響應分組后，就在自己本地的緩存中寫入主機的ip地址到地址的映射。同理，當主機在接收到這個主機發送過來的請求分組時也會在主機本地的緩存中寫入主機的ip地址到地址的映射。可見。簡速緩存是非常的有用，如果不使用離速緩存，那么任何一臺主機只要進行一次通信，就必須要使用協議廣播請求分組，只會導致網絡上的通信量大大增加。把已經得到的地址映射寫入高速緩存中，這樣該主機下次再和具有同樣目的主機進行通信的時候，可以直接從緩存中獲取到硬件地址。對保存在緩存中的每一個地址映射項都設立了一個生存周期（），凡是超過項都會被從高速緩存中清除掉，然后會重新廣播獲取最新的p地址與地址映

5、射記錄。協議解決的是同一個局域網內的主機或者路由器ip地址和硬件地址之間的映射關系。如果要找的目標主機和源主機不在同一個網段內,就無法解析出另一個局域網上主機的地址。的四種經典情況比網2I要把ip數據報發送到同一個網絡的另一臺主機，要把ip數據報發送到另一個網絡上的主機（的地址，剩下的工作交給路由器來完成這時候發送一個請求分組報文找到目的主機）,這時發送一個請求分組在局域網內廣播要做的是和發送方是主的C地址發送主機是域網的路由器發送方是路由器要把數據報發送給與連接在同一個網絡上的主機（3,這時候路由器會發送一個請求分組在局域網內廣播，找到主機（3的地址。發送方是路由器要把IP數據包報轉發到網絡

6、上的一臺主機如（4,由于主機與路由器不是在同一個網段內，這時候路由器會發送一個請求分組給路由器2剩下的步驟由路由器完成。I數據報的格式IP數據報的格式首部數據部分|rp數據報發送在前圖413田數據報的格式在TCP/IP的標準中，各種數據格式常常是32位（8字節），上圖是完整的格式。IP數據報是由報首和數據兩部分組成。首部包括20個字節的固定長度和可選字段。版本占4位。指的是IP協議的版本。通信雙方必須要使用相同的IP協議版本。目前廣泛使用的是IP協議版本是IPV4和和IPV6首部長度占用4位，可以表示最大的1111（15）區分服務占用占8位，用來獲取更好的服務，這個字段只有在使用區分服務的時候

7、才起作用，一般情況下不使用該服務。4總長度占用16位，指的是首部和數據之和的長度。單位為字節，總長度字段為6位，因此數據報的長度為（2人16）-1=65535字節，但在現實生活中確實很少遇到。在網絡層下面的數據鏈路層，規定了一個數據幀中的數據字段最大傳送單元MTU,當一個IP數據報文封裝成鏈路層的幀的時候，此數據報的長度，一定不能超過數據鏈路成所規定的MTU值。最常用的以太網規定其MTU最大值為1500字節。如果傳輸的數據報長度超過數據鏈路層的MTU值，就必須把過長的數據報進行分片處理。雖然使用盡可能長的P數據報會使得傳輸效率更高一些（因為內一個IP數據報中首部長度占數據報總長度的比例小一些）

8、，但數據報短些也有好處。每一個P數據報越短，路由器轉發的速度越快。為此，IP協議規定，在互聯網中所有的主機和路由器，必須能夠接受長度不能超過576字節的數據報，這是假定上層交下來的數據長度有512字節（合理的長度），加上最長部分的IP數據報首部60字節再加上4個字節的富余量，就得到了576字節。當主機需要發送576字節的數據報的時候。應當需要先詢問目標主機能否接受所要發送的數據報長度，否則，就要進行分片。標識占16位，IP軟件在存儲器中維持一個計數器，每產生一個數據報，計數器就+1，但是這個并不是序號，因為IP是無連接服務，數據報不存在按序接收的問題，當數據報由于長度超過網絡的MTU而必須分片

9、的時候，這個標識的字段的值就會被復制到所有的數據報片的標識字段中，相同標識字段的值使得分片后最后能夠正確的重裝為原來的數據報。標志（Flag）占3位，只有兩位有意義：標志字段中的最低位為MF（morefragment）:當MF=1時候表示后面還有分片，當MF=0表示這已經是最后一個數據報片。標志字段中的中間位DF（dontfragment）意思之不能再分片，只有當DF=0才允許分片。片偏移占13位，較長的分組在分片后，某片在原分組中的相對位置，也就是說，相對與用戶數據字段的起點，該片從何時開始。片偏移以8個字節為偏移單位，也就是說：每個分片的長度一定是8字節的整數倍。生存周期TTL:占8位，表

10、明這是數據報在網絡中的壽命，在路由器中稱之為跳數限制。目的就是為了防止在路由器之間無限轉圈導致白白耗費網絡資源。每經過一個路由器，TTL就-1,當TTL=0,路由器就會丟掉這個IP數據報，一般TTL默認為16。9協議，占8位，協議字段指的是此數據報所攜帶的數據是使用的何種協議，以便于目的主機的P層知道應將數據部分上交給哪一個協議來處理。協議名ICMPIGMPIPTCPEGPIGPUDPESPOSPF0.首部校驗和:占16,生存周期，標志，偏移位這個字段量等等，不檢只檢驗數據今驗數據部分報的首部，不卜可以減少路E包括數據本la器的工作量#部分,to除此之這是因為數扌丿外，為了減丿弓報每經過少校驗工作次路由器，路由器都匚量,ip數據報的首部校收會重新計算E驗和并不會使用CRC檢驗碼，而是采用從下面簡單的校驗方式:發送端接收端數據報首部位，JI16位*1瑩9JI16位檢字字潘字反碼算術運算求和位I取反碼0IP數據報1丨h輸輪和16位1T數拯部分不參與檢驗和的計算*數據部分反碼算術運算求和結果若結果為0,則保留；|否則，丟弄該數據報圉4-15IP數抿根首沏粉騎和的計算討稈在發送方，先把IP數據報首部劃分為許多16