ARP协议

当网络设备有数据要发送给另一台网络设备时，必须要知道对方的网络层地址（即IP地址）。

IP地址由网络层来提供，但是仅有IP地址是不够的，IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送。数据帧必须要包含目的MAC地址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。

• 数据链路层在进行数据封装时，需要目的MAC地址。

　　　　ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议，可以通过对端回复的ARP报文中得知对端的MAC，进而在ARP缓存表中添加此条IP/MAC映射表项进去。

• ARP报文格式：

　　

　　　　ARP报文不能穿越路由器，不能被转发到其他广播域，即只在二层中转发。

字段说明：

　　　　Hardware Type表示硬件地址类型，一般为以太网；

　　　　Protocol Type表示三层协议地址类型，一般为IP；

　　　　Hardware Length和Protocol Length为MAC地址和IP地址的长度，单位是字节；

　　　　Operation Code指定了ARP报文的类型，包括ARP Request和ARP Reply；

　　　　Source Hardware Address指的是发送ARP报文的设备MAC地址；

　　　　Source Protocol Address指的是发送ARP报文的设备IP地址；

　　　　Destination Hardware Address指的是接收者MAC地址，在ARP Request报文中，该字段值为0；

　　　　Destination Protocol Address指的是接收者的IP地址。

• ARP工作过程：

  • 缓存：ARP缓存表是IP/MAC地址的表项，在数据链路层传输时会数据帧根据MAC地址转发；
  • 请求：当ARP缓存表有目的地址的IP，没有对于的MAC时，ARP机制通过在二层泛洪发送ARP Request报文，请求寻找此 IP 地址的主机，并要求回应MAC地址；
  • 响应：目的主机收到ARP Request之后，确认报文的IP地址是自己的，对其回应一个 ARP Reply报文（包含了自身的MAC地址）
  • 缓存：发送端的主机收到回应之后，会检测报文的目的MAC是否是自己的，如果是，就将报文中的源MAC记录下来，形成一个新的ARP缓存表项。

• ARP代理：

　　　　位于不同网络的网络设备在不配置网关的情况下，可以通过ARP代理实现相互通信。

　　

 

 

 　　路由器启用代理ARP后，路由器收到这样的请求，会查找路由表，如果存在主机B的路由表项，路由器将会使用自己的G0/0/0接口的MAC地址来回应该ARP Request。主机A收到ARP Reply后，将以路由器的G0/0/0接口MAC地址作为目的MAC地址进行数据转发。

• 免费ARP：　　

　　　　免费ARP可以用来探测IP地址是否冲突。

　　　　

　　主机通过周期性发送ARP Request报文来进行地址冲突检测。主机A将ARP Request广播报文中的目的IP地址字段设置为自己的IP地址，且该网络中所有主机包括网关都会接收到此报文。当目的IP地址已经被某一个主机或网关使用时，该主机或网关就会回应ARP Reply报文。通过这种方式，主机A就能探测到IP地址冲突了。