網(wǎng)絡(luò)中的三張表-ARP表,MAC表,路由表

網(wǎng)絡(luò)中的三張表——ARP表,MAC表,路由表1.ARP提起ARP表必然先想起ARP（addressresolutionprotocol）協(xié)議，地址解析協(xié)議。在實(shí)際應(yīng)用中，我們經(jīng)常遇到這樣的問題:已知一個機(jī)器的IP地址，但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時，最終還是必須使用該網(wǎng)絡(luò)的硬件地址，需要知道其MAC地址。如果兩個都需要去記憶或輸入，大大增加了其繁瑣程度。地址解析協(xié)議ARP就是用來解決這樣的問題的。由于IP協(xié)議使用了ARP協(xié)議，因此通常把ARP協(xié)議劃歸到網(wǎng)絡(luò)層。但ARP協(xié)議的用途是為了從網(wǎng)絡(luò)層使用IP地址，解析出在鏈路層使用的硬件地址。每一臺主機(jī)都設(shè)有一個ARP高速緩存，里面有本局域網(wǎng)上的各種主機(jī)和路由器的IP地址到硬件地址的映射表，表里面的內(nèi)容由ARP協(xié)議進(jìn)行動態(tài)更新。表內(nèi)的數(shù)據(jù)會老化，達(dá)到老化時間會自動刪除，在此通信時，由ARP協(xié)議重新添加。通信過程有PC0，PC1兩臺主機(jī)

,使用思科的仿真模擬器能直觀的看出通信過程PC0向PC1發(fā)送一個ping報(bào)文，向PC0輸入然后開始發(fā)送，PC0先查詢本地APR表查詢對應(yīng)MAC地址，但并沒查到，這種情況PC0在本局域網(wǎng)上廣播發(fā)送一個ARP請求分組。ARP請求分組的主要內(nèi)容是：我的IP地址是,硬件地址是xx-xx-xx-xx-xx-xx。我想知道IP地址為的主機(jī)的硬件地址。在本局域網(wǎng)上的所有主機(jī)上運(yùn)行的ARP進(jìn)程都會收到此ARP請求分組。PC1的IP地址與ARP請求分組中要查詢的IP地址一致，就收下ARP請求分組，并向PC0發(fā)送ARP響應(yīng)分組，同時在這個ARP響應(yīng)分組中寫入自己的硬件地址。其余主機(jī)ip地址都與ARP請求要查詢的ip地址不一致，不做任何回應(yīng)。響應(yīng)內(nèi)容為:我的ip地址是，我的硬件地址是xx-xx-xx-xx-xx-xx雖然ARP請求分組是廣播發(fā)送的，但ARP響應(yīng)分組是普通的單播，即從一個原地址發(fā)送到一個目的地址。接下來PC0就可以使用剛獲取的PC1MAC地址，進(jìn)行icmp數(shù)據(jù)發(fā)送。2.MAC表說到MAC表，就不得不說一下交換機(jī)的工作原理，因?yàn)榻粨Q機(jī)是根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的。當(dāng)PC0發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包，交換機(jī)會把數(shù)據(jù)包發(fā)往PC0之外的所有主機(jī)，并在相應(yīng)包中記錄下相應(yīng)Mac地址與接口數(shù)據(jù)。當(dāng)PC0向PC1發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，從1口進(jìn)到交換機(jī)。交換機(jī)收到幀后，根據(jù)幀中的目的MAC先查本地MAC表，沒有查到應(yīng)從哪個接口轉(zhuǎn)發(fā)這個幀。接著，交換機(jī)把這個幀的源MAC和接口1寫入交換表中，并向除1以外的所有接口廣播這個幀，PC2將此廣播幀丟棄，因?yàn)槟康牡刂凡粚?。PC1收下這個目的地址是自己MAC的數(shù)據(jù)，并回應(yīng)數(shù)據(jù)包，此時交換機(jī)會把PC1的MAC和對應(yīng)接口2寫入表中。然后當(dāng)PC0與PC1再次發(fā)送數(shù)據(jù)交換機(jī)可以根據(jù)目的MAC查表找出對應(yīng)的接口，將數(shù)據(jù)包直接送達(dá)對應(yīng)的主機(jī)。考慮到有可能在交換機(jī)的接口更換主機(jī)，或者主機(jī)要跟換主機(jī)更換網(wǎng)卡，這時交換機(jī)中MAC表也是動態(tài)的、有自己的老化時間，會自動刪除相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)交換機(jī)中一臺主機(jī)突然從2口切換到3口，交換機(jī)收到的此主機(jī)的數(shù)據(jù)仍然會發(fā)送到原端口

2口就會出現(xiàn)超時情況，直到Mac中數(shù)據(jù)更新，或者手動把交換機(jī)斷電重啟重更新Mac表數(shù)據(jù)。3.路由表說起路由表，就不得不提起路由器。（此處的路由器與家用路由器略有不同，家用路由器集成了路由器和交換機(jī)的功能為了更方便用戶使用）路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用設(shè)備也可稱為計(jì)算機(jī)。其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)分組。路由器結(jié)構(gòu)由兩部分組成：路由選擇部分和分組轉(zhuǎn)發(fā)部分。路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，主要功能就是實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段傳輸數(shù)據(jù)。如上圖:一網(wǎng)段的主機(jī)要與其他網(wǎng)段的主機(jī)通信，則數(shù)據(jù)會先發(fā)送給指定的網(wǎng)關(guān)，也就是路由器，由路由器選擇網(wǎng)段繼續(xù)通信，所以發(fā)送的數(shù)據(jù)包起始中網(wǎng)絡(luò)層的ip地址不變，源ip地址就是當(dāng)前主機(jī)的ip地址，目的ip地址就是不同網(wǎng)段的主機(jī)的ip地址，但是鏈路層由于數(shù)據(jù)要先發(fā)給路由器，那么目的mac就是路由器的mac地址，然后路由器選擇其他網(wǎng)段，則源mac變成路由器另一個網(wǎng)口的mac地址，目的mac就是目標(biāo)主機(jī)的mac地址，所以整個過程網(wǎng)絡(luò)層的一直不變，但是鏈路層一直再變。如上圖：由于現(xiàn)在是兩臺路由器和兩個網(wǎng)段的主機(jī)，所以需要構(gòu)成三個局域網(wǎng)，當(dāng)源主機(jī)跨網(wǎng)段與目標(biāo)主機(jī)通信時，由于網(wǎng)段不同，數(shù)據(jù)會先發(fā)送給路由器，然后路由器再選擇對應(yīng)的目的網(wǎng)段，但是此時路由器另一端所在的網(wǎng)段與之目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)段不同，所以無法繼續(xù)向下發(fā)送，此時需要設(shè)置下一跳，下一跳的目的就是指定當(dāng)前自己網(wǎng)段的主機(jī)要訪問其他網(wǎng)段的主機(jī)時從這個路由器應(yīng)該跳到哪個路由器，只要設(shè)置了，就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)到指定的路由器，整個過程就完成1,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有多個路由器是，兩個主機(jī)需要通信路由器需要記錄下一跳信息，下一跳的目的就是指定當(dāng)前自己網(wǎng)段的主機(jī)要訪問其他網(wǎng)段的主機(jī)時從這個路由器應(yīng)該跳到哪個路由器2,路由表記錄著下一跳。路由表中記錄著不同網(wǎng)段的信息。路由表中記錄的信息有的需要手動添加（稱為靜態(tài)路由表），通過路由協(xié)議自動獲取的（稱為動態(tài)路由