网络寻址过程详解

Posted 2020-11-03 zhangyabin---acm

今天了解一下arp协议，即ARP（Address Resolution Protocol）。是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。IP间的通讯一来MAC地址，通讯双方在一个局域网内的情况极少，通常需要多台服务器或网络设备之间的中转才能到达。在中转时会需要下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时就会用到arp协议。

交换机它维护了一张 MAC 地址表，用来反映各端口和 MAC 地址的对应关系，以便做好数据转发工作。下面我们来看一下路由器的工作原理，在路由器中也要维护一张表格，叫做路由条目表，用来反映如何到达某个 IP 地址网段，同时在路由器中也有 ARP 高速缓存，反映了该路由器各直接网段的 IP 地址和 MAC 地址的对应关系

1) 由于 B 的 IP 地址并没有和 A 在一个网段，所以当 A 向 B 发送数据时， A 并不会直接把数据给 B ，而是交给自己的网关，也就是 192.168.0.254 ，所以 A 首先会 ARP 广播请求 192.168.0.254 的 MAC 地址
2) A 得到网关的 MAC 地址后，以它为数据帧的目标 MAC 地址进行封装数据，并发送出去
3) routerA 收到该帧后，检查该帧的目标 IP ，并到自己的路由表查找如何到达该网段（目的IP与各网络的掩码相与：直接较付->特定主机路由->间接交付->默认路由)，找到下一跳地址是 routerB 的 s0 端口，于是将数据重新封装，将源地址改为 s0 端口 MAC 地址，目标 MAC 地址改为 routerB 的 s0 端口 MAC 址址，并发送给 routerB
4) 中间路由器传递过程同理
5) 最后一个路由（此例为 routerC ）收到该帧，发现目标 IP 就在自己的直连网段，于是查看 ARP 缓存，如果找到该 IP 的 MAC 地址，则以该 MAC 地址封装数据发送出去，如果在 ARP 缓存没找到，则发出 ARP 广播，请求该 IP 的 MAC 地址，得到对应的 MAC 地址后，再发送给主机 B

在以上数据传递过程中，我们发现，数据帧的源 IP 和目标 IP 始终是不变的，而经过每个路由进行重新封装数据时 MAC 地址则在不断的变化，总是以自己的地址作为源 MAC 地址，下一跳的地址作为目标 MAC 地址。