计算机网络-基本概念（1）【网络层】-ARP协议以及数据传输过程

数据报从H1到H2的过程（简单过程）

H1和H2分别对应两个用户。

1. H1查看自己的路由表，查看H2是否就在本网络，如果是在同一网络，则直接交付。
2. 如果不是，把数据报发送给路由器R1，间接交付
3. R1查看路由表后，发送给R2.
4. …一系列过程
5. R5知道自己是和H2连接，因此直接交付给H2。

地址解析协议ARP

一直一个机器（主机或路由器）的IP，通过ARP协议可以知道其对应的MAC硬件地址。
每一个主机或路由器都有一个ARP告诉缓存。ARP中所存储的都是本局域网内的IP MAC映射表。

情况一：主机A与主机B在同一个局域网

1. 先检查A的ARP表，如果有B的IP与MAC对应，则直接交付。
2. 如果A的ARP表中没有，则发送广播ARP请求：“我的IP是XXX，MAC地址是XX，想知道IP是XXX的MAC地址”。
3. 局域网内所有的主机都会收到ARP请求，每台主机都判断是不是找自己，如果不是找自己，那么不用理会；如果是找自己，则发送单播：“我是XXX，我的MAC地址是XX”。
4. A收到B响应后，在A的ARP中写入B的IP-MAC映射。同时B也写一条A的IP-MAC映射。

情况二：主机A与主机B不在同一个局域网

1. 主机A发现主机B不在本局域网，则将数据发送给默认网关，那就需要知道默认网关的MAC地址。
2. 主机A发送广播ARP请求：“我的IP是XXX，MAC地址是XX，想知道默认网关IPXXX的MAC地址”。
3. 然后默认网关路由器响应这个请求，发送单播“我的IP是XXX，我的MAC地址是XX”。
4. 这样主机A就得到了网关的MAC地址了。然后就将这个数据分组发送给路由器。
5. 路由器查询转发表得到下一跳路由的MAC地址，发送分组，这个分组的源IP和目的IP不发送变化，仍然是A的IP和B的IP，但是源MAC地址和目的MAC地址发送了变化。
6. 路由器经过一系列条数之后，达到主机B。

需要注意IP数据报的源IP地址和目的IP地址始终是IP1，和IP2。
路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行网络选择。
但是MAC帧在传输过程中，帧首部的源地址和目的地址要发生变化，而这些变化对于IP层来说是透明的。

举例说明

主机1与主机3通信

主机1箱知道主机3的MAC地址

1. 主机1发送广播ARP请求：
   
2. 数据报从主机1发出后，经过集线器（集线器不能分割冲突域和广播域），到达交换机后，一般情况下交换机会根据MAC地址转发分组，但是这个一个广播分组，因此交换机会把这个分组从他的所有端口都转发出去，也就是说主机2和主机3，以及旁边的路由器都可以收到主机1所发送的请求分组。当主机3收到后，返回单播响应分组。返回自己的IP3 MAC3.

主机1与主机5通信

1. 主机1发现主机5不在本局域网内，需要经过默认网关，那么就需要知道默认网关的MAC地址，广播ARP请求分组：
   
2. 路由器响应这个请求，发送单播响应 IP6 MAC6
3. 这样主机1便得到了网关的MAC地址了。
4. 数据分组到达路由器后，路由器查询转发表，从而得到了下一跳路由的MAC地址，发送数据分组：
   
5. 注意这个请求源IP地址与目的IP地址不变，源MAC地址与目的MAC地址发生了变化。经过一系列路由器后，发送数据报文，到达MAC5：
   

总结ARP协议4中典型情况

1. 主机A发给本网络上的主机B：用ARP找到主机B的MAC地址。
2. 主机A发给另一个网络上的主机B：用ARP找到本网络路由器（网关）的MAC地址
3. 路由器发给本网络的主机A：用ARP找到主机A的MAC地址。
4. 路由器发给另一个网络的主机B：用ARP找到本网络上的一个路由器的MAC地址。