TCP/IP协议簇与ARP：地址解析协议详解

"TCP/IP协议详解卷1_004(ARP：地址解析协议)" 在TCP/IP协议栈中，IP地址是网络层的核心标识，而数据链路层如以太网或令牌环网则使用48位的物理地址（MAC地址）进行通信。两者之间的转换是由地址解析协议（ARP，Address Resolution Protocol）负责的。ARP允许IP地址与硬件地址之间进行动态映射，使得网络中的主机能够正确地将IP数据报封装在适合数据链路层传输的数据帧中。 当主机需要与同一局域网内的其他主机通信时，它需要知道目标主机的MAC地址。通常，应用程序并不直接处理这种底层细节，而是通过ARP协议自动完成IP到MAC的转换。例如，在FTP命令执行过程中，当用户输入主机名，系统首先会通过DNS或主机文件将主机名解析为IP地址，然后TCP会尝试建立连接。在这个过程中，TCP会使用ARP查询目标IP对应的MAC地址，以便构建包含正确目标地址的数据帧在以太网上传输。 ARP的工作原理如下： 1. 主机A（发送方）需要将数据报发往IP地址B。 2. A检查其本地ARP缓存，看是否已经存储了B的IP-MAC映射。如果有，就直接使用。 3. 如果缓存中没有，A会广播一个ARP请求，包含自身的IP和MAC地址，以及目标IP地址B。 4. 所有收到ARP请求的主机都会检查请求中的IP地址是否与自己的IP地址匹配。 5. 目标主机B发现IP地址匹配，于是回应一个ARP应答，包含自己的IP和MAC地址。 6. 主机A收到B的应答后，将B的IP-MAC映射存入本地ARP缓存，以便后续通信。 ARP协议是动态的，意味着映射关系会随时间更新。例如，当主机移动到不同网络或MAC地址改变时，ARP映射会自动更新。另一方面，对于没有磁盘驱动器的无盘工作站或X终端，可能需要使用逆地址解析协议（RARP，Reverse Address Resolution Protocol），由系统管理员手动设置IP地址。 在更大的网络中，如果目标主机不在本地网络，IP数据报需要通过路由选择过程找到下一跳的IP地址，这将在第18章的IP选路中详细讨论。通过一系列这样的过程，数据最终能够穿越多个网络到达目的地。 ARP是TCP/IP协议簇中的关键组件，它确保了网络层的IP地址与数据链路层的物理地址之间的有效通信，是网络通信的基础之一。