MAC:介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層(Media Access Control，MAC)地址對于每一臺設備是全球唯一的，該地址被燒錄在網(wǎng)卡(Network Interface Card，NIC)的
硬件電路上。MAC地址由12位十六進(jìn)制數表示，其中前6位標識網(wǎng)卡的制造廠(chǎng)商，后6位是網(wǎng)卡的序列號。在以太網(wǎng)中，一個(gè)主機要和另一個(gè)
主機進(jìn)行通信，必須知道知道目標主機的的MAC地址。
什么是ARP:ARP(Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議)用來(lái)將IP地址映射到MAC地址，以便設備能在多路訪(fǎng)問(wèn)介質(zhì)上通信?？梢耘e一個(gè)
例子很好的說(shuō)明ARP是如何工作的：老師要將一封信交給教室里的某個(gè)學(xué)生，但是老師
并不認識這個(gè)學(xué)生，她只知道這個(gè)學(xué)生的姓名(IP)，于是她對教室里所有的人說(shuō)：“誰(shuí)是王XX，有你的信!”(MAC地址)，當王XX聽(tīng)到這個(gè)信
息時(shí)(地址匹配)，他站起來(lái)回答，然后老師就知道了他坐在幾排幾列(MAC地址)，最后把信送到他的座位上。
在A(yíng)RP協(xié)議的實(shí)現中還有一些應該注意的事項：
每臺計算機上都有一個(gè)ARP緩沖，它保存了一定數量的從IP地址到MAC地址的映射，同時(shí)當一個(gè)ARP廣播到來(lái)時(shí)，雖然這個(gè)ARP廣播可能與它
無(wú)關(guān)，但ARP協(xié)議軟件也會(huì )把其中的物理地址與IP地址的映射記錄下來(lái)，這樣做的好處是能夠減少ARP報文在局域網(wǎng)上發(fā)送的次數。
按照缺省設置，ARP高速緩沖中的項目是動(dòng)態(tài)的，ARP緩沖中IP地址與物理地址之間的映射并不是一旦生成就永久有效的，每一個(gè)ARP映射表
項都有自己的壽命，如果在一段時(shí)間內沒(méi)有使用，那么這個(gè)ARP映射就會(huì )從緩沖中刪除 ，這一點(diǎn)和交換機MAC地址表的原理一樣的。這種老
化機制，可以大大減少ARP緩存表的長(cháng)度，加快查詢(xún)速度。
在以太網(wǎng)中，當主機要確定某個(gè)IP地址的MAC地址時(shí)，它會(huì )先檢查自己的ARP緩沖區表，如果目標地址不包含在該緩沖表中，主機就會(huì )發(fā)送一
個(gè)ARP請求(廣播形式)，網(wǎng)段上的任何記住都可以接收到給廣播但是只有目標主機才會(huì )響應此ARP請求。由于目標主機在收到ARP請求時(shí)可以學(xué)
習到發(fā)送方的IP地址和MAC地址的映射，因此它采用一個(gè)單播消息回應請求。
主機A以廣播形式發(fā)送ARP請求查詢(xún)IP地址為192.168.1.3的主機的MAC地址，網(wǎng)段上所有的主機都會(huì )收到該ARP請求。
主機B、主機D收到主機A發(fā)送的ARP請求時(shí)，他們發(fā)現這個(gè)請求不是發(fā)給自己的，因此他們忽略這個(gè)請求但是他們還是將主機A的IP地址和MAC
地址的映射記錄到自己的ARP表中。當主機C收到主機A發(fā)來(lái)的ARP請求時(shí)，它發(fā)現這個(gè)ARP請求是發(fā)給自己的，于是它用單播消息回應ARP請求，
同時(shí)記錄下其IP地址和MAC地址的映射。
通常ARP協(xié)議都在支持廣播的網(wǎng)絡(luò )上使用，如以以太網(wǎng)。但那是ARP數據包不能跨網(wǎng)段使用，也就是說(shuō)不能跨越路由器(路由器本身用作ARP代
理除外)。但目標網(wǎng)絡(luò )IP地址和源IP地址不在統一網(wǎng)段上時(shí)，就要使用代理ARP。
在PC上使用ARP命令：
Windows操作系統支持ARP命令，使用ARP命令，用戶(hù)能夠查看本地計算機的ARP高速緩沖中的內容。此外，使用ARP命令，也可以人工方式輸入
靜態(tài)的網(wǎng)卡物理/IP地址，用戶(hù)可以使用這種方式為缺省網(wǎng)關(guān)和本地服務(wù)器等常用主機進(jìn)行配置，這將有助于減少網(wǎng)絡(luò )上的信息量。
常用ARP命令選項如下：
arp -a 或arp -g ：用與查看高速緩沖的所有項目。“-a”和“-g”參數的結果是一樣的，多年來(lái)“-g”一直是UNIX平臺上用來(lái)顯示ARP高速緩存
中素有項目的選項，而Windows用的是arp -a(“-a”可被是為all，即全部的意思)，但它也可以接收比較傳統的“-g”選項。
arp -a IP：如果你有多個(gè)網(wǎng)卡，那么使用arp -a加上接口的IP地址，就可以只顯示與該接口相關(guān)的ARP緩沖項目。
arp -s IP MAC：你可以向ARP高速緩存中人工輸入一個(gè)靜態(tài)項目。該項目在計算機引導過(guò)程中將保持有效狀態(tài)，或
者在出現錯誤時(shí)，人工配置的物理地址將自動(dòng)更新給項目。
arp -d IP：使用本命令能夠人工刪除一個(gè)靜態(tài)項目。
IP地址沖突的問(wèn)題及解決方法:
ARP產(chǎn)生的問(wèn)題匯總最常見(jiàn)的是IP地址的沖突，這時(shí)由于兩個(gè)不同的主機使用相同的IP地址而產(chǎn)生的，在任何互聯(lián)網(wǎng)中，IP地址必須是唯一的。
當接口初始化時(shí)，它發(fā)送一個(gè)含有其IP地址的ARP請求，如果收到回應，Windows就會(huì )向刃虎報告這個(gè)IP地址已經(jīng)被別人占用了；如果沒(méi)有收
到回應，它就認為IP地址沒(méi)有被使用。
非常有趣的是：Windows對待IP地址是以先來(lái)后到的順序分配，如果已經(jīng)有人先占了，那么本機的網(wǎng)絡(luò )接口就會(huì )被禁用。這也是非常煩人的特
點(diǎn)，因為一旦開(kāi)機后有了第一次沖突，以后的任何網(wǎng)絡(luò )操作就都無(wú)效了。Windows XP對這點(diǎn)有了一定的改進(jìn)，它在發(fā)現沖突以后并不立即禁
用接口，而是允許用戶(hù)進(jìn)行修復。
在Cisco路由器上使用ARP相關(guān)的命令：
在Cisco路由器上，使用show ip arp命令可以查看路由器當前的ARP表。
參數 解析
Protocol 網(wǎng)絡(luò )地址所使用的協(xié)議，這里的協(xié)議是IP
Address 網(wǎng)絡(luò )地址，這里指IP地址
Age(min) ARP緩沖條目的壽命，其中“-”代表本地連接，即路由器接口本身的緩沖條目
Hardware Addr MAC地址
Type ARP條目的封裝類(lèi)型，其中ARPA代表標準的以太網(wǎng)地址解析類(lèi)型(RFC826定義)，snap 代
表FDDI和TokenRing地址解析類(lèi)型(RFC1042定義)
Interface 路由器上學(xué)習到此ARP條目的接口
ARP不僅僅存在IP網(wǎng)絡(luò )中，其他網(wǎng)絡(luò )(如IPX、Applettalk等)也存在A(yíng)RP。
用戶(hù)也可以在Cisco路由器中手動(dòng)地指定靜態(tài)ARP映射條目，通?？梢詾槿笔【W(wǎng)關(guān)和本地服務(wù)器等常用主機進(jìn)行靜態(tài)映射
這樣有助于減少網(wǎng)絡(luò )上的信息量。
arp ip-address hardware-address type[alias]
參數 解釋
ip-address IP地址
hardware-address MAC地址
type ARP條目的封裝類(lèi)型，以太網(wǎng)為ARPA
[alias] 可選參數，如果配置了這個(gè)參數，當Cisco路由器接收到關(guān)于這個(gè)條目中的IP地址請
求時(shí)，它會(huì )自動(dòng)回應ARP請求，就像它自己擁有這個(gè)IP地址一樣。
ARP命令的使用
Router#conft
Router(config)#arp 10.21.9.254 2222.2222.2222 arpa alias
要在Cisco路由器上配置靜態(tài)ARP映射條目，首先進(jìn)入全局配置模式，然后再輸入相應的命令。
RARP
通常主機的IP地址都是保存在硬盤(pán)中的，Windows子啊啟動(dòng)時(shí)會(huì )找到它，但是對于那些把文件存放在遠程服務(wù)器上的工作站
來(lái)說(shuō)，它們啟動(dòng)時(shí)是如何獲得IP地址的呢？
反向(Reverse Address Ressolution Rrotocol，RARP)是ARP的逆過(guò)程，RAPR就是用戶(hù)那些不知道自己IP地址的無(wú)盤(pán)工作站或者無(wú)
配置的路由器。使用RAPR時(shí)，站點(diǎn)廣播一個(gè)包含自己MAC地址的RARP請求，網(wǎng)絡(luò )上所有的主機都會(huì )接收到該請求，但只有
被授權的RARP服務(wù)器才能處理這個(gè)請求。RARP服務(wù)器有一張映射表，它可以查出該MAC地址與哪個(gè)IP地址相對應，然后把
響應發(fā)送給源站點(diǎn)。
如果某個(gè)網(wǎng)段上存在多個(gè)被授權的RARP服務(wù)器時(shí)，這些RARP服務(wù)器都會(huì )以單播方式響應RARP請求。不過(guò)當源主機接收到一
個(gè)RARP應答時(shí)，它只接收第一個(gè)到達的RARP應答。
ARP和RARP都是在數據鏈路上實(shí)現的。
動(dòng)態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)是現代RARP的實(shí)現。
DHCPDHCP是將IP地址和一些TCP/IP配置分配給網(wǎng)絡(luò )中的計算機的一項服務(wù)和協(xié)議。它克服了手動(dòng)配置TCP/IP客戶(hù)端及維護IP地址
的局限性。
DHCP是Bootstrap Protocol(引導協(xié)議)的擴展。BOOTP的主要限制是在管理員必須手動(dòng)為每個(gè)客戶(hù)端在服務(wù)器上輸入配置信息，
DHCP對BOOTP進(jìn)行了改進(jìn)，它專(zhuān)門(mén)設計了一個(gè)地址池，從地址池中動(dòng)態(tài)地為客戶(hù)機分配IP地址和TCP/IP配置
使用DHCP有以下幾點(diǎn)好處：
DHCP省去了很多維護工作，管理員無(wú)須到每臺客戶(hù)機上去設置TCP/IP設置、無(wú)須維護IP地址分配表。
當網(wǎng)絡(luò )中的IP配置需要更換時(shí)(例如IP地址從192.168.1.0/24換到10.10.0.0/16、或者DNS服務(wù)器地址需要更換等)，使用DHCP，管
理員只需在DHCP服務(wù)器上更改相應的設置就可以輕松完成網(wǎng)絡(luò )升級。
DHCP大大降低了IP地址沖突的問(wèn)題。
DHCP通信過(guò)程
一臺DHCP服務(wù)器可以是太運行Windows 2000 Server或Windows Server 2003的計算機。也可以是一臺Cisco路由器。
DHCP客戶(hù)端首次初始化時(shí)會(huì )向DHCP服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請求(DHCPDISCOVER)，請求獲得IP尋址信息，這個(gè)尋址信息包括IP地址
子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器地址等，請求中間也包含了客戶(hù)機自己的MAC地址信息。DHCPDISCOVER以及廣播形式發(fā)送
網(wǎng)段上的所有社別都護收到這個(gè)請求。
當DHCP服務(wù)器接收到請求時(shí)，它會(huì )從自己的地址池中選擇一個(gè)IP地址分配給客戶(hù)機，并且把其他TCP/IP配置一起發(fā)送過(guò)去
(DHCPOFFER)。DHCPOFFER以單播形式發(fā)送，因為它是針對某個(gè)具體主機的消息，DHCP服務(wù)器可以從DHCPDISCOVER消息中
獲得客戶(hù)即的MAC地址。
當客戶(hù)端接收到服務(wù)器所提供的信息時(shí)，它又以廣播方式發(fā)送一個(gè)DHCPREQUEST消息，指明：我需要你的服務(wù)。
為什么還要以廣播形式發(fā)送DHCPREQUEST消息呢？如果一個(gè)網(wǎng)段上存在多個(gè)DHCP服務(wù)器，那么DHCP客戶(hù)端可能會(huì )收到多個(gè)
DHCP服務(wù)器響應的DHCPOFFER消息，DHCP客戶(hù)端只會(huì )選擇最先收到的那個(gè)DHCPOFFER消息。以廣播方式發(fā)送DHCPREQUEST
消息有兩個(gè)作用：
一是通知那個(gè)服務(wù)器：我已經(jīng)收到你提供的IP地址，我需要你的服務(wù)；
二是通知網(wǎng)絡(luò )上其他DHCP服務(wù)器：我拒絕 你們提供的IP尋址信息。
DHCP服務(wù)器接收到DHCPREQUEST消息后，它將做提供的IP地址和其他配置交給數據庫，并且向DHCP客戶(hù)端以單播形式發(fā)送一個(gè)
DHCPACK消息，確認DHCP過(guò)程已經(jīng)完成。
這樣這個(gè)IP地址就會(huì )租給這個(gè)客戶(hù)端一段時(shí)間，在租用期間，客戶(hù)端每次登錄時(shí)都會(huì )像服務(wù)器發(fā)送這個(gè)IP地址的續訂請求(DHCPREQUEST)。
如果租用期到了，但是客戶(hù)端沒(méi)有續定，這個(gè)IP地址就會(huì )退回到DHCP服務(wù)器的地址池中等待重新分配。
DHCP地址的分配類(lèi)型
DHCP的核心功能是分配IP地址，這個(gè)IP地址對每個(gè)客戶(hù)機都必須是唯一的。下面定義了類(lèi)型的IP地址分配
1.靜態(tài)分配
管理員將某個(gè)IP地址固定地分配給某個(gè)主機，服務(wù)器接收到該主機的請求時(shí)就將該地址提供給這個(gè)主機，并且該地址只能分配給
該主機。靜態(tài)分配一般用于為網(wǎng)絡(luò )中的服務(wù)器或者固定主機分配IP地址。
2.動(dòng)態(tài)分配
管理員首先在DHCP服務(wù)器上定義一個(gè)地址池。當服務(wù)器收到DHCP請求時(shí)，它從地址池中取出一個(gè)IP地址分配給客戶(hù)機(租借)。
如果租用到期，并且客戶(hù)端沒(méi)有續訂，這個(gè)IP地址就會(huì )退出到DHCP服務(wù)器的地址池中等待重新分配，它有可能分配給另一臺主
機。因此處于動(dòng)態(tài)DHCP分配作用能夠下的主機的IP地址不是固定的。
DHCP還可以幫客戶(hù)端指定網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼、DNS服務(wù)器、WINS服務(wù)器等項目，因此在客戶(hù)端方面，除了選中“自動(dòng)獲得IP地址”
選項之外，幾乎無(wú)須做任何的IP環(huán)境設置。
