lwip的arp协议的意义和更新时机

news2024/11/26 10:05:57

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ARP协议存在的目的

ARP(Address Resolution Protocol)协议是 TCP/IP 协议族中的一个协议,它的主要目的是将 IP 地址解析为 MAC(Media Access Control)地址,以便在局域网中进行通信。

具体而言,当一台主机需要向另一台主机发送数据时,它需要知道目标主机的 MAC 地址才能将数据帧正确地发送到目标主机。但是,主机通常只知道目标主机的 IP 地址,并且在以太网等物理网络中,数据包必须使用 MAC 地址来进行寻址和传输。

ARP 协议就是用来解决这个问题的。当一台主机需要知道另一台主机的 MAC 地址时,它会在局域网中广播一个 ARP 请求包,请求其它主机告诉它目标主机的 MAC 地址。如果目标主机在局域网中,它会收到这个 ARP 请求包并回复一个 ARP 响应包,其中包含它的 MAC 地址。这样,请求主机就可以得到目标主机的 MAC 地址,并将数据帧正确地发送到目标主机。

需要注意的是,ARP 协议是在局域网中进行的,因此只能解析同一局域网内的 MAC 地址。如果目标主机不在同一局域网中,就需要使用路由器等设备来进行跨网段通信。

ARP缓存表的更新时机

ARP 缓存表是用来存储主机或路由器最近进行 ARP 解析的结果,以便在以后的通信中更快地解析出目标主机的 MAC 地址。ARP 缓存表中的每一项通常包含目标主机的 IP 地址、MAC 地址和一些其他信息,例如缓存项的生存时间等。

ARP 缓存表在以下情况下会被更新:

  1. ARP 请求:当一台主机需要解析另一台主机的 MAC 地址时,它会发送一个 ARP 请求包。如果目标主机在局域网中,它会回复一个 ARP 响应包,其中包含它的 MAC 地址。请求主机会将该 MAC 地址存储到 ARP 缓存表中,以便以后更快地访问该主机。

  2. ARP 响应:当一台主机收到一个 ARP 请求包时,如果它的 IP 地址与请求包中的目标 IP 地址匹配,它会回复一个 ARP 响应包,其中包含它的 MAC 地址。请求主机会将该 MAC 地址存储到 ARP 缓存表中,以便以后更快地访问该主机。

  3. ARP 缓存超时:ARP 缓存表中的每一项都有一个生存时间,通常是几分钟到几个小时不等。当一项缓存的生存时间超过了设定的时间,该项就会被删除。当下次需要访问该主机时,就需要重新进行 ARP 解析,更新 ARP 缓存表中的信息。

  4. 网络拓扑变化:当网络拓扑发生变化时,例如添加或删除了一个路由器或交换机,或者更改了网络地址,可能会导致 ARP 缓存表中的信息过时或无效。此时,ARP 缓存表中的信息就需要被更新。

需要注意的是,ARP 缓存表的更新是自动进行的,主机或路由器不需要手动干预。同时,ARP 缓存表的更新也是异步的,可能存在一定的延迟。如果需要立即更新 ARP 缓存表,可以手动清除缓存项,或者使用一些工具来强制进行 ARP 解析。

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