基于FPGA的以太网通信数据传输的设计与实现(8)
3.2.2 ARP高速缓存
如果每一次通信都要发出ARP请求，那么将会占用大量的网络带宽，大大影响网络通信的效率。ARP高效运行的关键是由于每个主机上都有一个ARP高速缓存。这个高速缓存存放了最近Internet地址到硬件地址之间的映射记录。那么主机怎么获知这些地址呢？我们可以通过以下例子进行说明。假设主机A想向局域网中的主机B发送IP数据报，首先在其ARP高速缓存中查找有无B的IP地址，如有就可得知B的MAC地址，从而将其写入MAC帧中，然后通过局域网发出该帧数据。
如果主机A或B才入网，则在主机A的ARP高速缓存中就找不到主机B的IP地址项目。此时，主机A就会按以下步骤找出主机B的MAC地址。
图7：广播式寻找MAC地址
（1）主机A的ARP进程在本局域网广播发送一个ARP请求分组（格式参见下节）。如图7所示，ARP请求的内容是：“我的IP是223.1.2.1，我的网卡硬件地址是08-00-39-00-2F-C3。我想知道IP地址为223.1.2.2的主机之网卡硬件地址。”
（2）在该局域网上的所有主机都收到此ARP请求分组。
（3）主机B的ARP进程在ARP请求分组中匹配到自己的IP地址，就向主机A发送ARP响应分组（如图7所示），其中包含B的硬件地址。其内容是：“我的IP是223.1.2.2，硬件地址是0C-00-5A-21-A7-22。”其余的主机都将丢弃A的ARP请求分组。
图8：ARP响应
（4）主机A在收到B的ARP响应分组后，就在其ARP高速缓存中写入主机B的IP地址和硬件地址的映射。
考虑到网络中主机接入的不确定性，ARP为保存在高速缓存中的每一个映射地址项目都设置生存时间，凡超过生存时间的项目就从高速缓存中删除，重新广播ARP请求分组进行更新。也就是说每隔一段时间就要刷新ARP高速缓存。
那么，ARP高速缓存刷新的间隔时间应该是多少呢?太短会影响效率，太长则不足以动态反映网络中主机联网的状态。不同操作系统对此的设置是不相同的。在伯克利系统演变而来的UNIX系统中，ARP高速缓存中每一项的生存时间一般为3到20分钟，而在Windows系统中约为90秒左右。不同的系统相差的确如此之大。
3.2.3 ARP命令
我们可以是用arp命令察看和操作ARP高速缓存，在Windows或Unix中的用法都是相似的。在Windows中运行DOS控制台程序CMD.EXE，键入arp即可得到该命令的用法：
图9：windows中ARP命令窗
选项-a用来显示ARP高速缓存中的内容。不带参数时，arp –a将显示高速缓存中的所有项目；如果带IP地址参数，该命令将显示高速缓存中相应IP对应的地址映射，如arp –a 192.168.0.2；如果主机上配置了不止一块网卡，使用参数-N If_addr（If_addr为网卡的IP地址）还可以查看指定网卡在高速缓存中的所有项目，如arp –a –N 192.168.0.101。
选项-d用以删除ARP高速缓存中的某一项内容。不带参数的arp –d将删除ARP高速缓存中的所有项目，这也可以加上通配符*作为参数来实现；如果要删除指定IP对应的项目，可以把该IP作为命令的参数，如arp –d 192.168.0.2。
另外，可以通过选项-s来增加高速缓存中的内容，如：
arp –s 192.168.0.2 00-0C-11-3F-00-1B
新增加的内容是静态的，它没有超时值，不会被ARP应答更改，除非机器重新启动。这种特性可以让我们在网关服务器上进行IP地址与MAC地址绑定，只有绑定的机器才能够通过网关服务器代理接入Internet。
使用ARP命令还可以作为判断网络中是否感染了ARP病毒的一个参考。用户不可能熟悉网络中每一台机器的MAC地址，但应该熟悉用来上网的网关服务器的MAC地址，如果网络时断时续，请用arp –a 网关IP 进行查看，如果显示的是一个陌生的MAC地址，很可能网络中存在ARP病毒。可用静态ARP项来对抗ARP病毒。
上一篇：毫米波检波器的研究设计+文献综述