ARP详解

ARP简介

IP地址只是一个逻辑地址，要想在链路层上传播数据，需要知道MAC物理地址。而IP数据包中只有IP地址，所以就需要一个协议来通过IP地址来获取对应的MAC地址，这个协议就是ARP协议。

ARP原理

ARP报文解析

1、 ARP是工作在链路层的，ARP请求发送一个帧。
帧分为两部分：帧头部、ARP请求数据。

上图是帧的结构：

1、 帧的头部的目的MAC地址为FFFFFFFFFFFF，表示这是一个广播帧，会转发给网络中的所有主机。

2、 帧的头部的帧类型有以下选择：

1、 0800：运载的是IP数据包
2、 0806：运载的是ARP请求包或者应答包
3、 0835：运载的是RARP请求包或者应答包

3、 ARP请求数据中的关键字段
3.1、 OP（操作类型）：1表示请求，2表示应答。
3.2、 发送端MAC： 发送端的MAC地址
3.3、 发送端IP：发送端的IP地址
3.4、 目标IP：想要获取MAC对应的IP地址
3.5、 目标MAC：想要获得的MAC，如果是请求报文，就为空，如果是应答报文，是ARP发送方的MAC地址。

ARP过程解析

两个主机 处在同一网络

通过目标ip地址和当前网络掩码相与&，如果和网络地址相同，说明两个主机处在同一个网络。

假设主机A，MAC地址为mac1，IP地址为ip1，想要请求主机B的MAC地址mac2，主机B的IP地址为ip2。

1、主机A首先查看本地ARP缓存表中是否存在ip2的MAC缓存，如果存在缓存直接返回缓存中的MAC地址。

2、如果不存在mac缓存，主机A就会发送ARP请求，ARP请求就是一个特殊的帧。
ARP对应的帧头部中的源MAC地址为mac1，目标MAC地址为FFFFFFFFFFFF，帧类型为0806。
帧中的ARP信息中的OP为1表示请求，发送端MAC为mac1，发送端IP为ip1，目标IP为ip2，目标mac为空。

将帧发送到交换机，交换机会将帧广播到局域网中的所有主机，当主机收到帧的时候，发现是ARP请求，就会拿出其中的ARP信息，查看目标IP是否和自己一致，如果不一致，就不做处理。

如果一致，将ARP信息中的发送端IP和发送端MAC加入主机B的ARP缓存中。
然后新建一个帧，就将自己的mac地址mac2和mac1分别填入到帧头部中的源MAC和目标MAC中，然后构造ARP信息，将自己的IP地址ip2和mac地址mac2填入到发送端IP和发送端MAC，将发送ARP请求的主机的ip1和mac1填入到接收IP和接收MAC中。

然后将帧发送，因为在同一个局域网，交换机会直接将帧发送到主机A中，主机A发现是一个ARP帧，并且是应答，会将对应的ip1和mac1加入到缓存中。

两个主机不在同一网络

ARP请求不会跨网段。

当ARP请求不同网段的IP地址的MAC地址的时候。

如果网关路由器开启了ARP代理的话，就会将自己的MAC地址返回。

如果网关路由器没有开启ARP代理的话，就不做任何操作，主机不会得到任何的回应。

ARP请求不同网段的MAC地址没有实际用处，属于废物操作。 因为数据包的传播是靠下一跳的MAC地址来传递的，主机只需要获取下一跳的MAC地址，也就是网关的MAC地址就可以了。网关和主机处在同一网段，是一个局域网，通过交换机二层设备就可以获取到对应的MAC地址。

总结

ARP协议是一个运行在二层设备，也就是数据链路层上的协议，不会牵扯到路由转发。

ARP分为两种情况：
1、同一网段中
同一网段，主机直接通过广播帧发送ARP请求就可以了，对应的主机收到后发送对应的ARP应答到源主机，就这样就获得了对应的MAC地址。

2、不同网段中
ARP不会跨网段，当ARP请求不同网段的IP地址的MAC地址的时候。如果网关路由器开启了ARP代理的话，就会将自己的MAC地址返回。如果网关路由器没有开启ARP代理的话，就不做任何操作，主机不会得到任何的回应。

最后

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