1
Quan hệ địa chỉ lớp 2&3
Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
Nhóm thực hiện: Nguyễn Trường Giang
Nguyễn Thị Hồng Huệ
Lớp: Điện tử 6 – K48
A. Quan hệ địa chỉ lớp 2&3

MAC (Media Access Control): Là cố định và duy nhất
đối với mỗi thiết bị phần cứng

IP (Internet Protocol): Được thiết lập bằng phần
mềm, có khả năng thay đổi
A. Quan hệ địa chỉ lớp 2&3
2
A. Quan hệ địa chỉ lớp 2&3
 Trong mạng cục bộ, bộ phận điều hợp chịu
trách nhiệm phân phát các gói tin đến từng
thiết bị
 Các thiết bị trong mạng cục bộ liên kết trực
tiếp qua địa chỉ phần cứng (địa chỉ MAC)
 Ở mạng diện rộng, bộ phận điều hợp bị quá
tải khi số lượng thiết bị phần cứng lớn
 Mạng diện rộng sử dụng địa chỉ logic (địa chỉ
IP)
 Địa chỉ IP cung cấp khả năng chia nhỏ, quản
lý các tiểu mạng
A. Quan hệ địa chỉ lớp 2&3
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP

Mạng LAN nhỏ hoạt động trên 2 lớp 1 và 2 (mô

hình OSI)

Trong các giao thức liên mạng (interwork) địa chỉ
lớp 3 (network) được sử dụng do sự ưu việt hơn
địa chỉ lớp 1 và 2

Địa chỉ MAC: Thuộc lớp Datalink là địa chỉ 48bit

Địa chỉ IP: Thuộc lớp Network là địa chỉ 32bit

Việc ánh xạ trực tiếp MAC/IP gặp khó khăn. ARP
được phát triển nhằm giải quyết vấn đề trên và
tạo lập một cơ chế linh hoạt trong sử dụng.
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
3
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP

ARP (Address Resolution Protocol): Giao thức này
cho phép xác định địa chỉ MAC của một host thông
qua IP

RARP (Reverse Address Resolution Protocol): Giao
thức RARP cung cấp khả năng định địa chỉ IP tại thời
điểm khởi động của thiết bị
32 bit Internet Address
48 bit Ethernet Address
RARPARP
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP


Là phương thức ánh xạ địa chỉ động giữa địa
chỉ lớp 2 (datalink layer) và địa chỉ lớp 3
(network layer)
 ARP về cơ bản là một quá trình 2 chiều
request/response giữa các thiết bị trong cùng
mạng nội bộ. Thiết bị nguồn request bằng
cách gửi một bản tin broadcast trên toàn
mạng. Thiết bị đích response bằng một bản
tin unicast đến thiết bị nguồn
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
4
ARP
Có 2 loại bản tin ARP được sử dụng:
 Request: Gói tin được gửi từ nguồn tới đích
 Reply: Gói tin được gửi từ đích đến nguồn
Có 4 loại địa chỉ trong một bản tin ARP:
 Sender Hardware Address: Địa chỉ lớp 2 (MAC) của
thiết bị gửi bản tin
 Sender Protocol Address: Địa chỉ lớp 3 (IP) của thiết
bị gửi bản tin
 Target Hardware Address: Địa chỉ lớp 2 của thiết bị
đích của bản tin
 Target Protocol Address: Địa chỉ lớp 3 của thiết bị
đích của bản tin
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP

Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
5
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP

Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
• Thiết bị nguồn kiểm tra bộ
đệm (cache) của mình
• Nếu đã có địa chỉ IP tương
ứng với địa chỉ MAC nào đó
thì dừng
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame

9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
Khởi tạo gói tin ARP
Request với các trường
địa chỉ như trên.
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
6
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame

ARP Request
ARP Reply
Phát quảng bá gói
tin ARP Request
trên toàn mạng
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
• Các thiết bị trong mạng nhận gói ARP Request
• Tìm kiếm trong trường địa chỉ Target Protocol
Address

• Nếu trùng với địa chỉ của mình thì tiếp tục xử lý
• Nếu không hủy gói tin
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
7
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
• Thiết bị với IP trùng với IP trong trường Target
Protocol Address sẽ bắt đầu quá trình khởi tạo gói
tin ARP Reply bằng cách lấy các trường Sender
Hardware Address và Sender Protocol Address
trong gói tin ARP nhận được đưa vào làm Target

trong gói tin gửi đi
• Thiết bị lấy địa chỉ datalink của mình để đưa vào
trường Sender Hardware Address
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
Thiết bị đích (thiết bị khởi tạo gói tin ARP
Reply) đồng thời cập nhật bảng ánh xạ địa chỉ
IP và MAC của thiết bị nguồn vào bảng ARP
cache của mình để giảm bớt thời gian xử lí
cho các lần sau

B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
8
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
• Thiết bị đích bắt đầu gửi gói tin Reply đă
được khởi tạo đến thiết bị nguồn
• Gói tin reply là gói tin gửi unicast
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device

Hardware Address
2. Generates ARP
Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
Thiết bị nguồn nhận được gói tin
reply và xử lí bằng cách lưu trường
Sender Hardware Address trong
gói reply như địa chỉ phần cứng
của thiết bị đích
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
9
ARP – Cơ chế hoạt động
1. Check ARP Cache For
Destination Device
Hardware Address
2. Generates ARP

Request Frame
3. Broadcasts ARP
Request Frame
Source Destination
4. Process ARP
Request Frame
5. Generates ARP
Reply Frame
6. Updates ARP Cache
7. Sends ARP Reply Frame
9. Device Updates
ARP Cache
8. Processes ARP
Reply Frame
ARP Request
ARP Reply
Thiết bị nguồn update vào ARP
cache của mình giá trị tương ứng
giữa địa chỉ network và địa chỉ
datalink của thiết bị đích (lần sau
sẽ không cần tới request)
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP Cache
ARP Cache giống như một bảng tương ứng
giữa địa chỉ MAC và IP được lưu trữ sẵn

ARP là một kĩ thuật ánh xạ địa chỉ động. Quá
trình gửi gói tin Request và Reply sẽ tiêu tốn
băng thông mạng


Hạn chế tối đa việc gửi gói tin Request và
Reply sẽ càng góp phần làm tăng khả năng
hoạt động của mạng
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
10
ARP Cache
Thiết lập ARP cache:

Static ARP Cache Entries: Bảng ARP được
xác lập thủ công từ người quản trị

Dynamic ARP Cache Entries: Bảng ARP được
cập nhật tự động bằng phần mềm các giá trị
tương ứng MAC/IP sau mỗi quá trình.
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
ARP Cache
ARP Cache Timeout
Bộ nhớ ARP Cache có thể bị sai lệch:

Khi địa chỉ MAC của thiết bị thay đổi do thay
thiết bị phần cứng

Khi địa chỉ IP của thiết bị thay đổi do người
quản trị

Khi thiết bị được ngắt ra khỏi mạng
Các thông tin lưu trong ARP Cache sẽ được tự
động xóa sau những khoảng thời gian nhất
định gọi là ARP Cache Timeout. Lần sử dụng
sau các thông tin này sẽ được update.

B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
11
FRAME HEADER
Bản tin ARP

Để nhận dạng bản tin ARP bên gửi sẽ gán
một giá trị đặc biệt vào trường Frame Header
và chèn bản tin ARP vào trường dữ liệu
FRAME DATA AREA
ARP MESSAGE
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
Bản tin ARP

Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
12
Bản tin ARP
 Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)

SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Trường HARDWARE TYPE có
giá trị 1 với mạng Ethernet
Trường HARDWARE TYPE có
giá trị 1 với mạng Ethernet
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
Bản tin ARP

Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Trường PROTOCOL TYPE có
giá trị 0800 cho địa chỉ IP
Trường PROTOCOL TYPE có
giá trị 0800 cho địa chỉ IP
16
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
13

Bản tin ARP
 Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Trường HLEN cho biết độ dài
địa chỉ phần cứng
Trường HLEN cho biết độ dài
địa chỉ phần cứng
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
Bản tin ARP

Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Trường PLEN cho biết độ dài
địa chỉ giao thức mức cao

Trường PLEN cho biết độ dài
địa chỉ giao thức mức cao
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
14
Bản tin ARP
 Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Trường OPERATION chỉ ra
kiểu bản tin
• ARP Request: 1
• ARP Response: 2
• RARP Request: 3
• RARP Response: 4
Trường OPERATION chỉ ra
kiểu bản tin
• ARP Request: 1
• ARP Response: 2
• RARP Request: 3
• RARP Response: 4
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
Bản tin ARP


Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Địa chỉ phần cứng (địa chỉ
MAC của thiết bị nguồn)
Địa chỉ phần cứng (địa chỉ
MAC của thiết bị nguồn)
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
15
Bản tin ARP
 Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Địa chỉ logic (địa chỉ IP của
thiết bị nguồn)
Địa chỉ logic (địa chỉ IP của

thiết bị nguồn)
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
Bản tin ARP

Ví dụ về một bản tin ARP/RARP
TARGET HA (octets 0-3)
TARGET HA (octets 2-5)
SENDER HA (octets 2-3)
SENDER HA (octets 4-5)
TARGET HA (octets 0-1)
SENDER IP (octets 0-1)
SENDER HA (octets 0-3)
HLEN PLEN OPERATION
HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE
Địa chỉ phần cứng (địa chỉ
MAC của thiết bị đích)
Địa chỉ phần cứng (địa chỉ
MAC của thiết bị đích)
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
16
RARP – địa chỉ IP tại thời điểm
khởi động của thiết bị

Địa chỉ MAC (48 bit) là cố định và duy nhất với
mỗi thiết bị phần cứng

Thiết bị sử dụng giao thức TCP/IP sẽ được gán
các địa chỉ IP (32 bit) mà không phụ thuộc vào
địa chỉ MAC


Địa chỉ IP thường lưu trong bộ nhớ thứ cấp

Thiết bị khi kết nối cần xác định địa chỉ IP của
mình nhằm đảm bảo tính duy nhất trong mạng
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
RARP – Cơ chế hoạt động

Giao thức RARP có vai trò định địa chỉ IP cho
thiết bị ngay khi kết nối vào mạng
 RARP hoạt động tương đối giống với ARP
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
RARP Request
RARP Reply
RARP Server RARP Server
Source/Destination
17
RARP – Cơ chế hoạt động
 Giao thức RARP có vai trò định địa chỉ IP cho
thiết bị ngay khi kết nối vào mạng
 RARP hoạt động tương đối giống với ARP
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
RARP Request
RARP Reply
RARP Server RARP Server
Source/Destination
•Thiết bị gửi quảng bá bản tin RARP Request
trên toàn mạng
•Thiết bị gửi vừa là Source, vừa là
Destination
•Thiết bị gửi cung cấp địa chỉ MAC của nó

RARP – Cơ chế hoạt động

Giao thức RARP có vai trò định địa chỉ IP cho
thiết bị ngay khi kết nối vào mạng
 RARP hoạt động tương đối giống với ARP
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
RARP Request
RARP Reply
RARP Server RARP Server
Source/Destination
•Tất cả những máy trên mạng đều nhận
được RARP Request
•Chỉ những RARP Server mới được quyền
gửi RARP Reply
18
RARP – Cơ chế hoạt động
 Giao thức RARP có vai trò định địa chỉ IP cho
thiết bị ngay khi kết nối vào mạng
 RARP hoạt động tương đối giống với ARP
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
RARP Request
RARP Reply
RARP Server RARP Server
Source/Destination
•RARP Server xử lý RARP Request
bằng cách thay đổi trường giao thức
địa chỉ đích, gửi bản tin RARP Reply
trở lại Destination
•Thiết bị nhận hồi âm từ tất cả các
RARP Server

RARP – Một số khái niệm

Timing RARP: được hiểu như là khoảng thời
gian trễ cần thiết của giao thức RARP để các
Server có đủ khả năng đáp ứng tất cả các
yêu cầu
 Pimary RARP Server: là Server sơ cấp, mỗi
máy trên mạng được gán duy nhất một
Server sơ cấp
 Backup RARP Server: là Server thứ cấp,
hoạt động dự phòng khi Server sơ cấp quá
tải hoặc ngưng hoạt động
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
19
RARP Server

Thiết bị gửi RARP Request đến tất cả các Server

Chỉ có Server sơ cấp trả lời, các Server thứ cấp chỉ
lưu lại thời gian đến
Pimary RARP Server
Backup RARP Server
Waiting…
RARP Request
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP

Thiết bị gửi RARP Request đến tất cả các Server

Chỉ có Server sơ cấp trả lời, các Server thứ cấp chỉ
lưu lại thời gian đến

Pimary RARP Server
Backup RARP Server
RARP Reply
RARP Server
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
20

Nếu Server sơ cấp không trả lời sau khoảng thời
gian Timeout thiết bị gửi lại bản tin RARP Request

Server thứ cấp nhận được RARP Request thì gửi
đáp ứng đến thiết bị qua RARP Reply
Pimary RARP Server
Backup RARP Server
Waiting…
RARP Server
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP
Pimary RARP Server
Backup RARP Server
RARP Reply

Nếu Server sơ cấp không trả lời sau khoảng thời
gian Timeout thiết bị gửi lại bản tin RARP Request

Server thứ cấp nhận được RARP Request thì gửi
đáp ứng đến thiết bị qua RARP Reply
RARP Server
B. Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP