ARP协议解析与远程主机通信过程详解

该文档是关于TCP/IP网络与协议的学习资料，主要涵盖了ARP协议的工作原理以及数据传输过程中涉及的步骤。这份复习资料来自于兰少华、杨余旺、吕建勇合著的《TCP/IP网络与协议（第2版）》，出自石家庄铁道大学。 在局域网中，ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）用于将IP地址转换为物理（MAC）地址。当源主机和目的主机在同一网络时，ARP解析的目标是获取目的主机的MAC地址。而在目的主机位于远程网段时，ARP解析的目标则变成了获取本网络上路由器的MAC地址，以便通过路由器进行数据转发。 数据包在经过网络传输时，IP地址保持不变，但每次经过路由器时，物理地址（MAC地址）都会根据下一跳设备的MAC地址进行更改。在以太网中，为了满足最小帧长度要求（64字节），ARP和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议）报文不足46字节时，需要填充PAD字段。 信息传输过程在目的主机为远程主机时分为以下步骤： 1. 源主机首先检查本地ARP高速缓存，看是否已经存储了目的主机或路由器的IP-MAC映射。 2. 如果没有找到，源主机会根据路由表查找下一跳路由器的IP，并发送ARP请求来获取该路由器的MAC地址。 3. 路由器收到ARP请求后，如果本地ARP高速缓存中有目的主机的IP-MAC映射，就直接回应；否则，路由器广播ARP请求，目的主机响应并刷新ARP高速缓存。 4. 路由器收到目的主机的ARP应答后，更新自己的高速缓存，并将数据包转发。 5. 数据包经过多个路由器转发，直到到达目的子网，最后目的主机通过ARP协议解析出源主机的MAC地址，进行回应。 举例来说，在以太网环境中，主机A（IP：194.120.29.12，MAC：0x0C00145B2810）需要向主机B（IP：194.120.29.28，MAC：0x0C0014276A16）发送数据时： - ARP请求报文内容包括：源主机A的IP和MAC地址，以及目的主机B的IP地址（不包含MAC，因为还不知道）。 - ARP应答报文内容包括：目的主机B的IP和MAC地址，源主机A的IP地址（作为应答的接收方，此时B已知A的IP和MAC）。 这份资料详细介绍了ARP协议在不同情况下的工作流程，以及TCP/IP协议在以太网环境中的数据传输机制，是理解网络通信基础的重要参考资料。