二 . 地址解析协议与反向地址解析协议 1. 地址解析技术

二 .地址解析协议与反向地址解析协议

1. 地址解析技术

• 地址解析将一台计算机的 IP 地址翻译成等价的硬件地址的过程。

一台计算机只能解析连在同一网络上的计算机地址

R1 R2

A CB D E F


2. 地址解析协议 (ARP)

• ARP 报文传递

AA BB CC EE FF

AA BB CC EE FF

ARP request

ARP reply



• ARP 报文格式为硬件地址引入一个地址长度字段为 IP 地址引入一个地址长度字段

目的协议地址 ( 第 0~ 第 3 字节 )

发送方硬件地址 ( 第 0~ 第 3 字节 )

目的硬件地址 ( 第 2~ 第 5 字节 )

目的硬件地址 ( 第 0~ 第 1 字节 )发方协议地址 ( 第 2~ 第 3 字节 )

发方硬件地址 ( 第 4~ 第 5 字节 )发方协议地址 ( 第 0~ 第 1 字节 )

操作（请求 / 应答）

协议地址类型硬件地址类型

硬件地址长度协议地址长度



• ARP 的封装与标识

帧数据区 CRC帧头

ARP 消息



• ARP 的高速缓存

• ARP 消息的处理– 从消息中取出发送方的地址联编信息– 检查消息中的“操作”域确定收到的是请求 / 应答

ARP 有一个高速缓存，用来存放最近获得的 IP 地址与硬件地址联编信息。

ARP 的优化策略在回答 ARP 请求后才将请求消息中的发方地址联编信息加入自己的高速缓存

例 3 ： Host 给 server 发一个报文

Internet

Internet

R

D

C

SLIP

ARP 请求

192.48.96.9

C’s ethernet

ARP 应答

192.48.96.9

ARP 请求ARP 应答

192.48.96.9

R’s ethernet

Host

140.252.1.4

140.252.1.183

140.252.1.29

140.252.13.33

140.252.13.35

192.48.96.9


3. 反向地址解析协议 (RARP)

• 一个没有硬盘的机器如何确定它自己的 IP 地址？

需要知道自己地址的机器向服务器发送一个包含自己硬件地址的请求，并等待服务器发出响应；服务器通过访问存放 IP 地址数据库的磁盘，找到相应的 IP 地址回送给请求方。

请求方是否知道服务器的物理地址？



• 反向地址解析协议 (RARP)

RARP request

A B DC

A B DC

RARP reply



• 超时 RARP 事务

• RARP 主服务器和备份服务器

• RARP 的缺陷

RARP 软件必须自己承担超时或重发请求的响应采取无限重试采取有限重试

采用延迟响应技术

必须直接访问网络硬件要增加额外开销不适宜动态分配硬件地址的网络

三 . 自举协议与自动配置 (BOOTP,DHCP)

1. 自举协议 BOOTP(BOOTstrap Protocol)



• 用 IP 来确定 IP 地址 “ 一个应用程序在发现本地网络或机器的 IP 地址前，可使用 IP 有限广播地址强迫 IP 在本地网络广播数据报。”

B 能用分配给 A 的 IP 地址直接发回响应吗？

A BOOTP服务器 B

(1) 广播 BOOTP 请求

(2) 广播 BOOTP 响应

B 只能用广播手段或手动在 ARP 高速缓存中配置一个条目。

BOOTP 使用 IP 和 UDP ；采用了 C/S 模式；一次请求能获得更多的信息；



• BOOTP 的自举过程

BOOTP 服务器为客户机提供获取内存映像所需的信息客户机使用第二个协议（如 TFTP ）来获取内存映像

A

BOOTP 服务器

文件服务器

(1) 广播 BOOTP 请求

(2) 广播 BOOTP 响应

(3) 请求内存映像

OS 映像OS 映像OS 映像OS 映像OS 映像OS 映像



• BOOTP 的缺陷

不能适合快速方便地在不同地点之间移动计算机，因为它只能提供从主机标识符到主机参数的静态映射；

管理人员必须手工输入每个主机的一组参数，然后将信息存储在 BOOTP 服务器的配置文件中；

管理人员必须为每个主机分配一个 IP 地址，并且必须配置服务器，以便它能理解从主机的到 IP 地址的映射；

当计算机的实际数目超过了可获得的 IP 主机地址时，静态分配将不能很好地工作。


2. 动态主机配置协议（ DHCP ）

• DHCP 的地址分配方法

DHCP 使计算机用一个消息获取它所需的所有配置信息。例如一个 DHCP 报文除了能获取 IP 地址外，还能获取子网掩码；DHCP 允许计算机快速、动态地获取 IP 地址。任何时候，只要有新计算机连到网络上，新计算机就与服务器联系，并申请一个地址。服务器从管理员指定的地址中选择一个地址，并将它分配给该计算机。

手工配置自动配置完全自动配置


2. 动态主机配置协议（ DHCP ）

• DHCP 的动态 IP 地址分配

“ 由于允许一个主机不需人工干预就可获得通信所需的所有参数， DHCP 允许自动配置。当然，自动配置要受到管理员的限制”

一个计算机上网后，它使用 DHCP 获取一个 IP地址，然后配置其 TCP/IP 软件使用此地址。

动态地址分配是临时的： DHCP 服务器将一个地址在有限时间内分配给一个客户机。服务器在地址分配时指定了租用期。

• DHCP 的地址获取状态

request

bound

renewrebind

initial

主机启动

/DHCPDISCOVER

选择供给DHCPREQUEST

DHCPACK

取消租用 /DHCPRELEASE

租用到 50%/DHCPREQUEST

DHCPACK

租用到 87.5%/DHCPREQUEST

租用到期 /DHCPNAK

DHCPNAK

DHCPOFFER

DHCPACK

select

三 . 自举协议与自动配置 2. 动态主机配置协议（ DHCP ）

• DHCP 的报文格式OP HTYPE HLEN HOPS

SECONDS

OPTIONS(nB)

TRANSACTION IDFLAGS

CLIENT IP ADDRESSYOUR IP ADDRESS

SERVER IP ADDRESSFOUTER IP ADDRESS

CLIENT HARD ADDRESS(16B)

SERVER NAME(64B)

BOOT FILE NAME(128B)

三 . 自举协议与自动配置 2. 动态主机配置协议（ DHCP ）

• DHCP 的选项代码（ 53 ）长度（ 1 ）类型（ 1-7 ）

1

2

3

4

5

6

7

DHCPDISCOVER

DHCPOFFER

DHCPREQUEST

DHCPDECLINE

DHCPACK

DHCPNAK

DHCPRELEASE

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