Internet层中的协议
　　
　　Internet层的职责包括寻址、打包和路由功能。Internet 层与 OSI 模型的网络层类似。Internet 层包含ARP、IP（IPv4、IPv6）、ICMP、IGMP协议，下面将详细地介绍每一种协议。
　　
　　1．地址解析协议（ARP）
　　ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。ARP 把IP 地址解析成 LAN 硬件使用的媒体访问控制地址。IP数据包常通过以太网发送，但以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为目标硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。
　　
　　RARP协议，即“Reverse Address Resolution Protocol”（反向地址解析协议）的缩写，RARP负责将主机的物理地址转换为IP地址。例如，局域网中有一台主机只知道物理地址而不知道IP地址，那么可以通过RARP协议发出征求自身IP地址的广播请求，然后由RARP服务器负责回答。ARP和RARP使用相同的报头结构，如图1-18所示。
　　

图1-18  ARP/RARP报头结构

　　
　　另外，为使广播量最小，ARP维护IP地址到媒体访问控制地址映射的缓存以便将来使用。ARP缓存可以包含动态和静态项目。动态项目随时间推移自动添加和删除。静态项目一直保留在缓存中，直到重新启动计算机为止。
　　
　　每个动态ARP缓存项的潜在生命周期是10分钟。新加到缓存中的项目带有时间戳，如果某个项目添加后2分钟内没有再使用，则此项目过期并从ARP缓存中删除；如果某个项目已在使用，则又收到2分钟的生命周期；如果某个项目始终在使用，则会另外收到2分钟的生命周期，一直到10分钟的最长生命周期。在工作站PC的Windows环境中，可以使用命令“arp-a”查看当前的ARP缓存，如图1-19所示。在路由器和交换机中可以用show arp完成相同的功能。
　　
　　下面举个例子：ARP和RARP协议的工作原理。两个位于同一个物理网络上运行TCP/IP的主机，如图1-20所示，主机A和主机B。主机A分配的IP地址是192.168.1.1，主机B分配的IP地址是192.168.1.2。
　　
  
 图1-19  查看ARP缓存 
　　
　　
　　图1-20  ARP工作原理解析
　　
　　当主机A要与主机B通信时，以下步骤可以将主机B软件指定的地址（192.168.1.2）解析成主机B硬件指定的媒体访问控制地址。
　　
　　第1步：根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配硬件地址。
　　
　　第2步：如果主机A在缓存中没有找到映射，它将询问“192.168.1.2的硬件地址是什么？”从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的硬件和软件地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机未找到匹配值，它将丢弃ARP请求。
　　
　　第3步：主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，将主机的硬件/软件地址映射添加到本地ARP缓存中。
　　
　　第4步：主机B将包含其硬件地址的ARP回复消息直接发送回主机A。
　　第5步：当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的硬件/软件地址映射更新ARP缓存。主机B的媒体访问控制地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP通信，为它找到主机的媒体访问控制地址。