数据链路层中存在的报文ip，arp，rarp

news2024/11/27 3:54:03

IP数据报

ARP请求/应答报

RARP请求/应答报

IP数据报

这里的目的地址和源地址是MAC地址。

这个被称为 MAC 地址，是一个网卡的物理地址，用十六进制，6 个 byte 表示。

MAC 地址是一个很容易让人误解的地址。因为 MAC 地址号称全球唯一，不会存在有相同 MAC 地址的网卡。这就很容易让我们想，既然全球唯一，那网络通信直接用 MAC 地址不行吗？为什么要加个 IP 地址，多封装一层，再去通信呢？

当然是不行的。我们想把一个网络包从一个地方传到另一个地方，除了有确定的地址外，还需要有定位功能。就像你去广州找博主一样，我只告诉你我的身份证号，你能在广州找到我吗？这种寻找无异于大海捞针。但是如果我告诉你我的详细地址，你就可以直接通过导航找到对应的地址，然后再找到我。

IP 地址在一定程度上就承担了详细地址这种远程地位的功能。MAC 地址更像是身份证号，是一个唯一的标识。它的唯一性设计是为了组网的时候，不同的网卡放在一个网络里面，不用担心冲突。

当然，MAC 地址也有一定的定位功能。就像你来到了博主所在的办公室，你可以在办公室喊身份证号是 XXX 的是哪位？博主听到了，就会站起来回答你。但是如果你在博主听不到的地方喊，那肯定不会有人应你。这就说明，MAC 地址的通信范围比较小，仅仅局限在一个子网内。

网络协议 2 - IP 地址和 MAC 地址 - 知乎 (zhihu.com)

但是我知道这个房间的所有人的身份证号（ip），但是我并不知道对应的身份证到底是谁（mac），这个时候我就需要在这房间（局域网）内，广播找到对应身份证的人。

这就需要ARP报协助ip数据报寻觅ip对应的mac。

ARP请求/响应报

在每一次通信的时候我们都需要找到下一跳路由的mac地址，才能将其报文传送出去，为什么不能直接和远程主机直接通信呢？你搁哪洲际导弹呢？

所以在网络包发送前都需要先发送ARP请求报文找到下一跳的mac地址。A主机需要B主机/路由器，根据路由表找到对应的ip号发送arp请求报文，这个报文属于广播报文，所有主机都会接收到，并且处理报文。

流程

这是报文会被所有的主机接收到，因为arp报文的目的mac地址是0xffffffffff,所有的主机都意识到，这是个广播报文，然后接收查看帧类型，决定交给网络层还是arp处理方式。

确定是arp包，然后先查看op确定包类型，op字段为1表示ARP请求,op字段为2表示ARP应答，

如果是请求，则再去查看目的ip是否是给我发的，是则构建响应arp报文，进行响应，不是则丢弃

如果是响应，直接获取响应arp报文的源mac地址，构建对应的ip数据报。

为什么不直接看ip呢？

因为解耦，所以arp层并不知道mac层是这么收获的报文，所以先查看arp的op项，先查看op，为1是申请报文，再去查看目的端ip查看是否向我申请的报文。为2是应答报文，无需查看目的端ip，因为是对我一对一的，直接查看发送端mac地址。因为如果直接看目的ip就算是给我的，也得再看op是应答arp还是申请arp才能后后续操作。

每次发送ip报都需要arp吗？并不是的，主机和路由器会短期存储mac和ip的映射关系，后续如果再一次访问对应ip，先查看自己的arp映射表是否有该ip的映射mac，然后再决定下一步。外面的arp请求报发送给对方时候，对方也会建立源ip和源mac的映射，需要mac发送ip报的主机，接收到arp响应报，也会条件映射关系到arp映射表中。

为何不将映射关系永久呢？注意当今的ip为动态分配，你的手机链接路由器wifi的情况下，路由器给你分配的IP地址前一次和后一次是不一样的，如果永久映射了，如果A主机换一个地方链接网络，会直接使用对应的arp表中的路由地址，在当前局域网是找不到对应的mac地址路由器的，导致了A主机无法上网。