ARP

1. ARP

1.1 ARP简介

1.1.1 ARP作用

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是将IP地址解析为以太网MAC地址（或称物理地址）的协议。

在网络中，当主机或其它网络设备有数据要发送给另一个主机或设备时，它必须知道对方的网络层地址（即IP地址）。但是仅仅有IP地址是不够的，因为IP数据报必须封装成帧才能通过物理网络发送，因此发送站还必须有接收站的物理地址，所以需要一个从IP地址到物理地址的映射。ARP就是实现这个功能的协议。

1.1.2 ARP报文结构

ARP报文分为ARP请求和ARP应答报文

· 硬件类型：表示硬件地址的类型。它的值为1表示以太网地址；

· 协议类型：表示要映射的协议地址类型。它的值为0x0800即表示IP地址；

· 硬件地址长度和协议地址长度分别指出硬件地址和协议地址的长度，以字节为单位。对于以太网上IP地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4；

· 操作类型（OP）：1表示ARP请求，2表示ARP应答；

· 发送端MAC地址：发送方设备的硬件地址；

· 发送端IP地址：发送方设备的IP地址；

· 目标MAC地址：接收方设备的硬件地址；

· 目标IP地址：接收方设备的IP地址。

1.1.3 ARP地址解析过程

假设主机A和B在同一个网段，主机A要向主机B发送信息，具体的地址解析过程如下：

(1) 主机A首先查看自己的ARP表，确定其中是否包含有主机B对应的ARP表项。如果找到了对应的MAC地址，则主机A直接利用ARP表中的MAC地址，对IP数据报进行帧封装，并将IP数据报发送给主机B。

(2) 如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址，则将缓存该IP数据报，然后以广播方式发送一个ARP请求报文。ARP请求报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址为主机A的IP地址和MAC地址，目标IP地址和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址。由于ARP请求报文以广播方式发送，该网段上的所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机（即主机B）会对该请求进行处理。

(3) 主机B比较自己的IP地址和ARP请求报文中的目标IP地址，当两者相同时进行如下处理：将ARP请求报文中的发送端（即主机A）的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A，其中包含了自己的MAC地址。

(4) 主机A收到ARP响应报文后，将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将IP数据报进行封装后发送出去。

ARP地址解析过程

当主机A和主机B不在同一网段时，主机A就会先向网关发出ARP请求，ARP请求报文中的目标IP地址为网关的IP地址。当主机A从收到的响应报文中获得网关的MAC地址后，将报文封装并发给网关。如果网关没有主机B的ARP表项，网关会广播ARP请求，目标IP地址为主机B的IP地址，当网关从收到的响应报文中获得主机B的MAC地址后，就可以将报文发给主机B；如果网关已经有主机B的ARP表项，网关直接把报文发给主机B。

1.1.4 ARP表

设备通过ARP解析到目的MAC地址后，将会在自己的ARP表中增加IP地址和MAC地址映射关系的表项，以用于后续到同一目的地报文的转发。

ARP表项分为动态ARP表项、静态ARP表项、OpenFlow ARP表项和Rule ARP表项。

动态ARP表项

动态ARP表项由ARP协议通过ARP报文自动生成和维护，可以被老化，可以被新的ARP报文更新，可以被静态ARP表项覆盖。当到达老化时间、接口状态down时，系统会删除相应的动态ARP表项。

静态ARP表项

静态ARP表项通过手工配置和维护，不会被老化，不会被动态ARP表项覆盖。

配置静态ARP表项可以增加通信的安全性。静态ARP表项可以限制和指定IP地址的设备通信时只使用指定的MAC地址，此时攻击报文无法修改此表项的IP地址和MAC地址的映射关系，从而保护了本设备和指定设备间的正常通信。

静态ARP表项分为短静态ARP表项、长静态ARP表项和多端口ARP表项。

· 在配置长静态ARP表项时，除了必须配置IP地址和MAC地址项外，还需要进行以下两种配置之一：

? 该ARP表项所在VLAN和出接口；

? 该ARP表项的入接口和出接口对应关系。

· 长静态ARP表项可以直接用于报文转发。

· 在配置短静态ARP表项时，只需要配置IP地址和MAC地址项。如果出接口是三层以太网接口，短静态ARP表项可以直接用于报文转发；如果出接口是VLAN接口，短静态ARP表项不能直接用于报文转发，需要对表项进行解析：当要发送IP数据报时，设备先发送ARP请求报文，如果收到的响应报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址与所配置的IP地址和MAC地址相同，则将接收ARP响应报文的接口加入该静态ARP表项中，此时，该短静态ARP表项由未解析状态变为解析状态，之后就可以用于报文转发。

· 配置多端口ARP表项时，除了配置IP地址和MAC地址外，还必须配置该ARP表项所在的VLAN，当多端口ARP表项中的MAC地址和VLAN信息与多端口单播MAC/组播MAC地址表项中的MAC地址和VLAN相同时，该多端口ARP表项可用来指导IP转发。多端口ARP表项通过手工配置和维护，不会被老化，不会被动态ARP表项覆盖。组播MAC的相关介绍，请参见“IP组播”的“组播路由与转发”。

一般情况下，ARP动态执行并自动寻求IP地址到以太网MAC地址的解析，无需管理员的介入。当希望设备和指定用户只能使用某个固定的IP地址和MAC地址通信时，可以配置短静态ARP表项，当进一步希望限定这个用户只在某VLAN内的某个特定接口上连接时就可以配置长静态ARP表项。

OpenFlow ARP表项

OpenFlow ARP表项由OpenFlow添加，不会被老化，不能通过ARP报文更新。可以直接用于转发报文。

OpenFlow ARP表项

OpenFlow ARP表项由OpenFlow添加，不会被老化，不能通过ARP报文更新。可以直接用于转发报文。

1.2 配置ARP

1.2.1 手工添加静态ARP表项

静态ARP表项分为短静态ARP表项和长静态ARP表项：

· 对于已经解析的短静态ARP表项，会由于外部事件，比如解析到的出接口状态down或设备的ARP表项所对应的VLAN或VLAN接口被删除等原因，恢复到未解析状态。

· 对于长静态ARP表项，根据设备的当前状态可能处于有效或无效两种状态。处于无效状态的原因可能是该ARP表项对应的VLAN接口状态down或出接口状态down、该ARP表项中的IP地址与本地IP地址冲突或设备上没有与该ARP表项中的IP地址在同一网段的接口地址等原因。处于无效状态的长静态ARP表项不能指导报文转发。当长静态ARP表项所对应的VLAN或VLAN接口被删除时，该ARP表项会被删除。

静态ARP表项在设备正常工作时间一直有效。

手工添加静态ARP表项

手工添加长静态ARP表项：arp static ip-address mac-address [ vlan-id interface-type interface-number | interface-type interface-number interface-type interface-number | vsi-interface vsi-interface-id tunnel number vsi vsi-name | vsi-interface vsi-interface-id interface-type interface-number service-instance instance-id vsi vsi-name ] [ vpn-instance vpn-instance-name ] [ description text ]

手工添加短静态ARP表项：arp static ip-address mac-address [ vpn-instance vpn-instance-name ] [ description text ]

二者选其一，缺省情况下，不存在静态ARP表项

1.2.2 手工添加多端口ARP表项

在某些设备上，为使手工添加的多端口ARP表项生效，还必须创建Multiport类型业务环回组，并将设备的若干空闲端口加入该业务环回组。

多端口ARP表项由多端口单播/组播MAC地址表项指定VLAN和出端口，由多端口ARP表项指定IP地址。多端口ARP表项可以覆盖其它动态、短静态和长静态ARP表项；短静态或长静态ARP表项也可以覆盖多端口ARP表项。

当多端口ARP表项中IP地址与VLAN接口的IP地址属于同一网段，且存在对应的多端口单播MAC/组播MAC时，该多端口ARP表项才能正常指导转发。

配置多端口单播MAC地址表项：mac-address multiport mac-address interface interface-list vlan vlan-id

配置组播MAC地址表项：mac-address multicast mac-address interface interface-list vlan vlan-id

二者必选其一

手工添加多端口ARP表项：arp multiport ip-address mac-address vlan-id [ vpn-instance vpn-instance-name ] [ description text ]

缺省情况下，不存在多端口ARP表项其中mac-address, vlan-id应该和多端口单播MAC或组播MAC中的mac-address, vlan-id相一致

1.2.3 配置设备学习动态ARP表项的最大数目

设备可以通过ARP协议自动生成动态ARP表项。为了防止用户占用过多的ARP资源，可以通过设置设备学习动态ARP表项的最大数目来进行限制。当设备学习动态ARP表项的数目达到所设置的值时，该设备上将不再学习动态ARP表项。

配置设备学习动态ARP表项的最大数目

配置设备允许学习动态ARP表项的最大数目（独立运行模式）：arp max-learning-number max-number slot slot-number

配置设备允许学习动态ARP表项的最大数目（IRF模式）：arp max-learning-number max-number chassis chassis-number slot slot-number

缺省情况下，设备允许学习动态ARP表项的最大个数为当前设备剩余资源的最大值；

交换网板不支持本功能；

当配置设备允许学习动态ARP表项的最大数目为0时，表示禁止本设备学习动态ARP表项

当本命令配置的动态ARP表项的最大数目小于设备当前已经学到的动态ARP表项数目，已学到的动态ARP表项不会被直接删除，用户可以通过执行reset arp dynamic命令直接清除动态ARP表项。

1.2.4 配置接口学习动态ARP表项的最大数目

设备可以通过ARP协议自动生成动态ARP表项。为了防止部分接口下的用户占用过多的ARP资源，可以通过设置接口学习动态ARP表项的最大数目来进行限制。当接口学习动态ARP表项的数目达到所设置的值时，该接口将不再学习动态ARP表项。

如果二层接口及其所属的VLAN接口都配置了允许学习动态ARP表项的最大数目，则只有二层接口及VLAN接口上的动态ARP表项数目都没有超过各自配置的最大值时，才会学习ARP表项。

设备各接口学习的动态ARP表项之和不会超过该设备学习动态ARP表项的最大数目。

配置接口学习动态ARP表项的最大数目

interface interface-type interface-number

arp max-learning-num max-number [ alarm alarm-threshold ]

缺省情况下，接口允许学习动态ARP表项的最大数目为当前设备剩余资源的最大值

当配置接口允许学习动态ARP表项的最大数目为0时，表示禁止接口学习动态ARP表项

1.2.5 配置动态ARP表项的老化时间

为适应网络的变化，ARP表需要不断更新。ARP表中的动态ARP表项并非永远有效，每一条记录都有一个生存周期，到达生存周期仍得不到刷新的记录将从ARP表中删除，这个生存周期被称作老化时间。如果在到达老化时间前记录被刷新，则重新计算老化时间。

系统视图和接口视图下都可以配置动态ARP表项的老化时间，接口视图下配置的动态ARP表项的老化时间优先级高于系统视图下配置的动态ARP表项的老化时间。

arp timer aging { aging-minutes | second aging-seconds }

缺省情况下，动态ARP表项的老化时间为20分钟

1.2.6 配置动态ARP表项的老化探测次数

某条动态ARP表项老化前，设备会向该表项中的IP地址发送ARP请求报文进行老化探测，设备收到ARP应答报文后，动态ARP表项的老化时间会刷新，如果未收到应答，则删除此动态ARP表项。动态ARP表项老化刷新机制保证了合法的动态ARP表项不会被老化，流量转发时不需要重新发起ARP解析过程。

系统视图和接口视图下都可以配置动态ARP表项老化探测次数，接口视图下配置的动态ARP表项老化探测次数优先级高于系统视图下配置的动态ARP表项老化探测次数。

arp timer aging probe-count count // 配置动态ARP表项的老化探测次数

缺省情况下，动态ARP表项老化探测次数为3次

1.2.7 配置动态ARP表项的老化探测时间间隔

动态ARP表项老化刷新机制保证了合法的动态ARP表项不会被老化，流量转发时不需要重新发起ARP解析过程。动态ARP表项老化前，设备会按照配置的老化探测时间间隔向该表项中的IP地址发送ARP请求报文进行老化探测。

· 如果在老化探测时间间隔内，设备收到ARP应答报文后，动态ARP表项的老化时间会刷新；

· 如果在老化探测时间间隔内，设备未收到ARP应答报文，探测次数加1，开始下一次探测；

· 如果到达最大探测次数后，设备仍未收到ARP应答报文，则该动态ARP表项会被删除。

如果网络负载较大，请配置较大的老化探测时间间隔。

动态ARP表项老化探测过程中，老化时间超时的动态ARP表项不会被马上删除。在动态ARP表项老化探测过程结束前收到ARP应答报文后，动态ARP表项的老化时间还可以被刷新。

配置的动态ARP表项的老化时间需要大于配置的动态ARP表项的老化探测次数乘以配置的动态ARP表项的老化探测时间间隔。否则，ARP表项老化探测功能可能无法按照配置的探测时间间隔进行探测。

arp timer aging probe-interval interval // 配置动态ARP表项的老化探测时间间隔

缺省情况下，动态ARP表项老化探测时间间隔为5秒

1.2.8 开启动态ARP表项的检查功能

动态ARP表项检查功能可以控制设备上是否可以学习ARP报文中的发送端MAC地址为组播MAC的动态ARP表项。

· 开启ARP表项的检查功能后，设备上不能学习ARP报文中发送端MAC地址为组播MAC的动态ARP表项，也不能手工添加MAC地址为组播MAC的静态ARP表项。

· 关闭ARP表项的检查功能后，设备可以学习以太网源MAC地址为单播MAC且ARP报文中发送端MAC地址为组播MAC的动态ARP表项，也可以手工添加MAC地址为组播MAC的静态ARP表项。

arp check enable // 开启动态ARP表项的检查功能

缺省情况下，动态ARP表项的检查功能处于开启状态

1.2.9 将主用主控板的ARP表项同步到其他所有板

当设备各板间出现了ARP表项不一致的异常情况时，执行该命令行后，可保证设备各板的ARP表项处于一致状态。

为了防止长时间工作后，各板间的ARP表项出现差异的情况，可通过schedule机制控制arp smooth命令的起始时间及执行的时间间隔。

arp smooth // 将主用主控板的ARP表项同步到其他所有板

1.2.10 配置接口为用户侧接口

当接口连接终端主机时，可以配置接口为用户侧接口。对于这种接口上学到的ARP表项，不再和设备上的路由信息相关联。

当接口连接网络设备时，需要配置接口为网络侧接口。对于这种接口上学到的ARP表项，可以与设备上的路由信息关联，可作为路由信息的下一跳。

通过实际使用情况，正确配置接口的工作模式，可以适当的节省硬件资源。

interface interface-type interface-number

arp mode uni // 配置接口为用户侧接口

缺省情况下，接口为网络侧接口

1.2.11 开启ARP记录终端用户间IP地址冲突功能

开启本功能后，ARP模块收到非免费ARP报文时，会将ARP报文中的发送端IP地址和已有ARP表项中的IP地址进行比较。如果发现发送端IP地址和某条ARP表项中的IP地址相同，但MAC地址不同，则认为网络中存在终端用户间的IP地址冲突。此时，ARP模块会生成终端用户间IP地址冲突表项，同时生成对应的IP地址冲突日志。生成的IP地址冲突日志将被发送给信息中心模块处理，信息中心模块的配置将决定日志信息的发送规则和发送方向。

arp user-ip-conflict record enable // 开启ARP记录终端用户间IP地址冲突功能

缺省情况下，ARP记录终端用户间IP地址冲突功能处于关闭状态

1.2.12 开启ARP表项出接口和MAC地址表项出接口一致性检查功能

当网络环境不稳定时，设备收到某个用户发送的报文的接口可能会发生变化。这时，设备会更新该用户的MAC地址表项中的接口信息。由于该用户对应的ARP表项的出接口信息无法及时更新，匹配该ARP表项的报文会从错误的接口转发出去。开启本功能后，ARP会定时检查某个用户的ARP表项的出接口和MAC地址表项的出接口是否一致。如果不一致，ARP会在该用户的ARP表项记录的VLAN内发送ARP请求报文进行探测，并将收到ARP应答报文的接口信息更新到ARP表项中，保证了ARP表项的出接口信息能够及时更新，解决了某个用户的ARP表项出接口和MAC地址表项出接口不一致的问题。

使用display mac-address命令可以查看MAC地址表信息。

arp mac-interface-consistency check enable // 开启ARP表项出接口和MAC地址表项出接口一致性检查功能

缺省情况下，ARP表项出接口和MAC地址表项出接口一致性检查功能处于关闭状态

1.2.13 开启ARP记录终端用户端口迁移功能

开启本功能后，设备收到ARP报文时，会将收到ARP报文中的信息和已有ARP表项进行比较。如果发现ARP报文中的发送端IP地址和MAC地址与某条ARP表项中的IP地址和MAC地址相同，但端口不同，则认为该ARP表项对应的用户发生了端口迁移。此时，设备会生成终端用户的迁移表项，同时生成对应用户的迁移日志，并刷新ARP表项中的接口信息。生成的迁移日志将被发送给信息中心模块处理，信息中心模块的配置将决定日志信息的发送规则和发送方向。

如果发生大量用户迁移操作时，设备会输出大量日志信息，这可能会降低设备性能。为了避免该情况的发生，用户可以关闭ARP记录终端用户端口迁移功能。

arp user-move record enable // 开启ARP记录终端用户端口迁移功能

缺省情况下，ARP记录终端用户端口间迁移功能处于关闭状态

1.2.14 开启ARP表项一致性检查功能

开启ARP表项一致性检查功能后，设备将定时遍历所有的ARP软件表项并下发驱动进行检查，如果与驱动硬件表项不一致则打印日志信息，同时根据ARP软件表项刷新驱动硬件表项。

arp consistency-check enable // 开启ARP表项一致性检查功能

缺省情况下，ARP表项一致性检查功能处于关闭状态

1.2.15 开启ARP日志信息功能

ARP日志是为了满足网络管理员审计的需要，对处理ARP报文的信息进行的记录。例如，ARP日志可以记录如下事件：

· 设备未使能ARP代理功能时收到目的IP不是设备接口IP地址或VRRP备份组中的虚拟IP地址；

· 收到的ARP报文中源地址和接收接口IP地址或VRRP备份组中的虚拟IP地址冲突，且此报文不是ARP请求报文等。

设备生成的ARP日志信息会交给信息中心模块处理，信息中心模块的配置将决定日志信息的发送规则和发送方向。

arp check log enable // 开启ARP日志信息功能

缺省情况下，ARP日志信息功能处于关闭状态

1.3 ARP显示和维护

ARP显示和维护

操作	命令
显示ARP表项（独立运行模式）	display arp [ [ all \| dynamic \| multiport \| static ] [ slot slot-number ] \| vlan vlan-id \| interface interface-type interface-number ] [ count \| verbose ]
显示ARP表项（IRF模式）	display arp [ [ all \| dynamic \| multiport \| static ] [ chassis chassis-number slot slot-number ] \| vlan vlan-id \| interface interface-type interface-number ] [ count \| verbose ]
显示指定IP地址的ARP表项（独立运行模式）	display arp ip-address [ slot slot-number ] [ verbose ]
显示指定IP地址的ARP表项（IRF模式）	display arp ip-address [ chassis chassis-number slot slot-number ] [ verbose ]
显示设备支持ARP表项的最大数目	display arp entry-limit
显示指定VPN实例的ARP表项	display arp vpn-instance vpn-instance-name [ count ]
显示OpenFlow类型ARP表项个数（独立运行模式）	display arp openflow count [ slot slot-number ]
显示OpenFlow类型ARP表项个数（IRF模式）	display arp openflow count [ chassis chassis-number slot slot-number ]
显示动态ARP表项的老化时间	display arp timer aging
显示ARP表项数的使用率	display arp usage
显示ARP记录的终端用户间IP地址冲突表项信息（独立运行模式）	display arp user-ip-conflict record [ slot slot-number ]
显示ARP记录的终端用户间IP地址冲突表项信息（IRF模式）	display arp user-ip-conflict record [ chassis chassis-number slot slot-number ]
显示ARP记录的终端用户迁移表项信息（独立运行模式）	display arp user-move record [ slot slot-number ]
显示ARP记录的终端用户迁移表项信息（IRF模式）	display arp user-move record [ chassis chassis-number slot slot-number ]
清除ARP表项（独立运行模式）	reset arp
清除ARP表项（IRF模式）	reset arp

清除ARP表项，将取消IP地址和MAC地址的映射关系，可能导致无法正常通信。清除前请务必仔细确认。

1.4 ARP典型配置举例

1.4.1 长静态ARP表项配置举例

· Device B连接主机，通过接口GigabitEthernet1/0/1连接Device A。接口GigabitEthernet1/0/1属于VLAN 10。

· Device A的IP地址为192.168.1.1/24，MAC地址为00e0-fc01-0000。

为了增加Device B和Device A通信的安全性，可以在Device B上为Device A配置一条静态ARP表项，从而防止攻击报文修改此表项的IP地址和MAC地址的映射关系。

长静态ARP表项配置组网图

Device B

# 创建VLAN 10。

<DeviceB> system-view

[DeviceB] vlan 10

[DeviceB-vlan10] quit

# 将接口GigabitEthernet1/0/1加入到VLAN 10中。

[DeviceB] interface gigabitethernet 1/0/1

[DeviceB-GigabitEthernet1/0/1] port access vlan 10

[DeviceB-GigabitEthernet1/0/1] quit

# 创建接口Vlan-interface10，并配置IP地址。

[DeviceB] interface vlan-interface 10

[DeviceB-vlan-interface10] ip address 192.168.1.2 8

[DeviceB-vlan-interface10] quit

# 配置一条长静态ARP表项，IP地址为192.168.1.1，对应的MAC地址为00e0-fc01-0000，此条ARP表项对应的出接口为属于VLAN 10的接口GigabitEthernet1/0/1。

[DeviceB] arp static 192.168.1.1 00e0-fc01-0000 10 gigabitethernet 1/0/1

# 查看长静态ARP表项信息。

[DeviceB] display arp static

  Type: S-Static   D-Dynamic   O-Openflow   R-Rule   M-Multiport  I-Invalid

IP address      MAC address    VLAN/VSI name Interface                Aging Type

192.168.1.1     00e0-fc01-0000 10            GE1/0/1                  --    S

1.4.2 短静态ARP表项配置举例

· Device B通过接口GigabitEthernet1/0/1连接主机，通过接口GigabitEthernet1/0/2连接Device A。

· Device A的IP地址为192.168.1.1/24，MAC地址为00e0-fc01-001f。

网络管理员需要通过某种方法来防止恶意用户对Device B进行ARP攻击，增加Device B和Device A通信的安全性。如果Device A的IP地址和MAC地址是固定的，则可以通过在Device B上配置静态ARP表项的方法，防止恶意用户进行ARP攻击。

短静态ARP表项配置组网图