申論題

ARP 協定通過廣播 ARP 請求並接收目標設備的 ARP 回應，實現了從 IP 位址到 MAC 位址的映射查找。這個過程確保了在以太網等基於 MAC 位址的網絡中，設備可以通過已知的 IP 位址找到對應的 MAC 位址，以進行數據傳輸。

在本地區域網（LAN）中，一台電腦如果知道接收方的 IP 位址但不知道其硬體位址（MAC 地址），可以使用 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協定）來找出接收方的硬體位址。

ARP 協定的作用

ARP 協定用於在已知 IP 位址的情況下查找對應的 MAC 位址。這是因為在以太網等基於 MAC 地址的網絡中，數據包的傳輸需要使用目標設備的 MAC 地址。

ARP 協定的運作原理

ARP 協定通過以下步驟工作：

1. ARP 請求（ARP Request）：

   • 當發送方需要知道目標 IP 位址的 MAC 位址時，它會在網絡上廣播一個 ARP 請求。
   • ARP 請求包含發送方的 IP 位址、發送方的 MAC 位址、目標的 IP 位址。MAC 位址欄位設為空，因為這是要查找的信息。
   • 這個請求會被發送到同一網段的所有設備。

2. ARP 回應（ARP Reply）：

   • 網絡中所有設備接收到 ARP 請求後，會檢查其中的目標 IP 位址。
   • 如果某設備發現目標 IP 位址是自己的 IP 位址，它會生成一個 ARP 回應。
   • ARP 回應包含發送方的 MAC 位址和 IP 位址，這個回應是單播發送給最初發出 ARP 請求的設備。

3. 更新 ARP 緩存：

   • 發送方收到 ARP 回應後，將目標的 IP 位址和 MAC 位址對應關係存儲在自己的 ARP 緩存中。
   • 將來發送方可以直接使用這個 MAC 位址發送數據，而無需再次進行 ARP 查找。

ARP 表（ARP Cache）

ARP 表是存儲 IP 位址和 MAC 位址映射關係的數據結構。每台設備都有一個 ARP 表，用於快速查找已知 IP 位址對應的 MAC 位址。ARP 表中的條目有壽命限制，定期會被刷新或刪除以保持更新。