软考网络管理员备考：TCP/IP基础之ARP协议

　　要让 TCP/IP 协定能够顺利与不同类型的硬体进行沟通﹐那么就需要建立起一些标准协定来让大家共同参考。以我们最常用的乙太网(Ethernet)为例﹐我们无需理会厂商如何设计网路界面的驱动程式﹐一旦它能够被系统接纳﹐网路储存层(Datalink)就能使用网路界面在实体网路上传送和接收资料了。

　　IP 位址和实体位址对应之困扰

　　在「网路基础」课程中﹐我们知道乙太网上面使用的传送方式叫 CSMA/CD (Carrier-Sensing Multiple Access with Collision Detection)﹕虽然讯框会在整个网段(segment)中用广播的方式传递﹐而且所有节点都会收到讯框﹐然而﹐只有目的位址符合自己实体位址的讯框才会被接收下来。因此，不管上层协定是哪一种(可以是 TCP/IP 也可以是其它)，在底层的传送若是使用 Ethernet 的话，就得使用 MAC (Media Access Control) 实体位址。若要查询到当前系统目前所有界面的实体位址，我们可在 Linux 系统里面输入 ifconfig 命令﹕

　　eth0　 Link encap:Ethernet　HWaddr 00:A0:0C:11:EA:11　　　 inet addr:203.30.35.134 Bcast:203.30.35.159 Mask:255.255.255.224　　　 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST　MTU:1500　Metric:1　　　 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0　　　 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0　　　 collisions:0 txqueuelen:100　　　 Interrupt:3 Base address:0x300eth1　 Link encap:Ethernet　HWaddr 00:80:C7:47:8C:9A　　　 inet addr:192.168.0.17 Bcast:192.168.0.255 Mask:255.255.255.0　　　 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST　MTU:1500　Metric:1　　　 RX packets:12303 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0　　　 TX packets:12694 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0　　　 collisions:0 txqueuelen:100　　　 Interrupt:10 Base address:0x2e0

　　从上面的命令结果中可发现：关于每一个界面的第一行资讯﹐最后的部份就是该界面的实体位址。讯框在实体网路上面传送的过程中﹐IP 位址(或曰罗辑位址)一点都派不上用场。但问题是：当我们使用 TCP/IP 的时侯，上层的协定都是以 IP 位址为传送依据的。那么﹐这时候我们就必须有一套方法来对应 IP 位址和实体位址了。

　　在此一过程中﹐关键点是如果将 IP 位址对与实体位址做对应。有些使用简单实体位址的网路(如 proNET-10 )﹐其实体位址只占一个 byte 的长度﹐而且允许使用者在配置网路卡的是选择自己的实体位址。在这样的网路上进行 IP 位址和实体位址的对应﹐是比较简单的﹐我们可以把实体位址设为和 IP 位址设为一样。例如﹐假设某一个节点的 IP 位址为 192.168.1.17﹐那么我们可以将该实体位址设为 17。 这样﹐在 proNET 就可以轻易的根据 IP 位址来得到实体位址。这样的对应非常简单﹐而且要维护起来也很容易﹐在新机器假如网路的时候﹐并不需要修改或重编已存的资料。

　　然而﹐我们知道在乙太网上﹐每一个实体界面都有一个 48bit(6byte) 的 MAC 位址﹐而 IP (v4)使用的位址则为 32bit(4byte)﹔每各位址格式都只提供相应的层级协定使用﹐彼此是不能互换使用的。这时候我们就无法用简单的数学关系来做 IP 位址和实体位址的对应了。

　　IP 位址和实体位址的对应方法

　　建立表格

　　首先﹐我们想到的最简单方法是在每一台机器上建立一个 IP 位址和实体位址的对应表格( table )。不过这个方法还是没办法解决如下的情形﹕

　　· 网路上的节点数量多如恒河沙数﹐要想将全部节点的对应关系列入表格之中几近不可能任务。

　　· 如果某一个节点产生异动情形(例如更换网卡)﹐那么如果让所有表格正确做出相应修改﹐也是个头痛的问题。

　　· 对某无磁碟工作站来说﹐因为没有本机的储存设备﹐将无非建立表格。

　　写入高阶程式

　　除了建立表格﹐我们还可以将实际的网路位址写死在高阶网路程式里面。不过﹐和前一个方法一样﹐如果遇到硬体位址变更等异动动情形﹐那么﹐程式也需要重新编译过才行。

　　显然﹐上述两个方法都不怎么高明。