《工業(yè)控制系統(tǒng)安全》課件-ARP協(xié)議

1.3

ARP協(xié)議

地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol,ARP）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的協(xié)議，主要用于將網(wǎng)絡(luò)層的IP地址轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)鏈路層的硬件地址（MAC地址）。ARP協(xié)議在局域網(wǎng)（LAN）環(huán)境中非常關(guān)鍵，因?yàn)樗鼛椭鉀Q了一個(gè)基本的問(wèn)題：如何在網(wǎng)絡(luò)中找到具有給定IP地址的設(shè)備的實(shí)際物理地址。定義：ARP協(xié)議是一種廣播協(xié)議，它運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層（OSI模型中的第三層）和數(shù)據(jù)鏈路層（OSI模型中的第二層）之間。ARP協(xié)議的主要目的是將一個(gè)已知的IP地址映射到相應(yīng)的硬件地址（MAC地址）。這是因?yàn)殡m然IP地址在互聯(lián)網(wǎng)通信中用于標(biāo)識(shí)設(shè)備，但在局域網(wǎng)內(nèi)部，數(shù)據(jù)鏈路層需要使用MAC地址來(lái)直接通信。1.3

ARP協(xié)議

用途：ARP協(xié)議的主要用途是實(shí)現(xiàn)IP地址到MAC地址的轉(zhuǎn)換，這對(duì)于數(shù)據(jù)包的正確傳輸至關(guān)重要。下面我們將詳細(xì)探討ARP協(xié)議的具體用途。1.3

ARP協(xié)議1.IP地址到MAC地址的映射：在局域網(wǎng)內(nèi)，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備想要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先需要知道接收設(shè)備的MAC地址。由于IP地址是全局唯一的，而MAC地址則是本地唯一的，因此需要一種機(jī)制來(lái)完成這種映射。ARP協(xié)議通過(guò)廣播請(qǐng)求來(lái)獲取目的設(shè)備的MAC地址，從而解決了這個(gè)問(wèn)題。2.緩存機(jī)制：ARP協(xié)議不僅僅是為了查找MAC地址，它還維護(hù)了一個(gè)ARP緩存表，記錄最近查詢到的IP地址與MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，當(dāng)后續(xù)需要向同一個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就不必再次廣播ARP請(qǐng)求，而是可以直接從緩存中讀取MAC地址，提高了通信效率。1.3

ARP協(xié)議3.動(dòng)態(tài)更新：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備發(fā)生變化時(shí)，比如新設(shè)備加入或舊設(shè)備離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，ARP協(xié)議能夠動(dòng)態(tài)地更新其緩存表，確保信息的準(zhǔn)確性。此外，當(dāng)一個(gè)設(shè)備的IP地址發(fā)生改變時(shí)，它可以通過(guò)發(fā)送ARP公告來(lái)通知其他設(shè)備更新其緩存中的條目。4.錯(cuò)誤檢測(cè)：ARP協(xié)議還具有一定的錯(cuò)誤檢測(cè)能力。如果某個(gè)IP地址沒(méi)有對(duì)應(yīng)的MAC地址，或者出現(xiàn)了多個(gè)設(shè)備聲稱擁有相同的IP地址（這可能是配置錯(cuò)誤或惡意行為），ARP協(xié)議可以通過(guò)廣播請(qǐng)求來(lái)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題。5.支持多種硬件類型：ARP協(xié)議不僅限于以太網(wǎng)環(huán)境，它還支持其他類型的硬件地址，比如令牌環(huán)網(wǎng)（TokenRing）或FDDI（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）。雖然這些技術(shù)已經(jīng)不再常見(jiàn)，但ARP協(xié)議的設(shè)計(jì)初衷是靈活的，可以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1.3

ARP協(xié)議工作流程1.ARP請(qǐng)求：當(dāng)一臺(tái)設(shè)備想要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果它不知道對(duì)方的MAC地址，就會(huì)在局域網(wǎng)內(nèi)廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求。請(qǐng)求中包含了發(fā)送方的IP地址、MAC地址以及目的設(shè)備的IP地址。2.ARP響應(yīng)：收到ARP請(qǐng)求的設(shè)備會(huì)檢查請(qǐng)求中的目的IP地址是否與自己的IP地址匹配。如果匹配，則會(huì)向請(qǐng)求方發(fā)送一個(gè)ARP響應(yīng)，其中包含了它的MAC地址。3.緩存條目創(chuàng)建：請(qǐng)求方接收到ARP響應(yīng)后，會(huì)在其ARP緩存表中創(chuàng)建一個(gè)新的條目，存儲(chǔ)目的設(shè)備的IP地址和MAC地址，以便將來(lái)使用。1.3

ARP協(xié)議

總結(jié)：ARP協(xié)議在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信中起著至關(guān)重要的作用，它確保了數(shù)據(jù)包能夠在正確的物理地址之間傳輸。盡管ARP協(xié)議相對(duì)簡(jiǎn)單，但它有效地解決了IP地址與MAC地址之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，是構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)