ARP协议

当网络设备要发送数据给另一台设备时，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。数据帧必须包含目的MAC地址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。通过目的IP地址而获取目的MAC地址的过程是由ARP协议来实现的。
ARP协议是TCP/IP协议簇中的重要组成部分，ARP能够通过目的IP地址发现目标设备的MAC地址，从而实现数据链路层的可达性。
注意：ARP报文不能穿越路由器，不能被转发到其他广播域。
各字段的含义：
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制定了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ARPrequest报文中，该字段值为0
Destination Protocol Address指的是接受者的IP地址ARP之简单请求应答
当两台计算机在同一个局域网通信，我们以ping命令为例，该命令使用的ICMP协议
PC1依据OSI模型①依次从上至下对数据进行封装，包括对ICMP Date加IP包头的封装，但是到了封装MAC地址的时候，②PC1首先查询自己的ARP缓存表，发现没有IP2和他的MAC地址的映射，这个时候MAC数据帧封装失败。我们使用ping命令的时候，是指定PC2的IP2的，计算机是知道目的主机的IP地址，能够完成网络层的数据封装，因为设备通信还需要对方的MAC地址，但是PC1的缓存表里没有，所以在MAC封装的时候填入不了目的MAC地址。那么PC1为了获取PC2的MAC地址，③PC1要发送询问信息，询问PC2的MAC地址，询问信息包括PC1的IP和MAC地址、PC2的IP地址，这里我们想到一个问题，即使是询问信息，也是需要进行MAC数据帧的封装，那这个询问信息的目的MAC地址填什么呢，规定当目的MAC地址为ff-ff-ff-ff-ff-ff时，就代表这是一个询问信息，也即使后面我要说的广播。PC2收到这个询问信息后，将这里面的IP1和MAC1（PC1的IP和MAC）添加到本地的ARP缓存表中，然后④PC2发送应答信息，对数据进行IP和MAC的封装，发送给PC2，因为缓存表里已经有PC1的IP和MAC的映射了呢。这个应答信息包含PC2的IP2和MAC2。PC1收到这个应答信息，理所应当的就获取了PC2的MAC地址，并添加到自己的缓存表中。经过这样交互式的一问一答，PC1和PC2都获得了对方的MAC地址，值得注意的是，目的主机先完成ARP缓存，然后才是源主机完成ARP缓存。之后PC1和PC2就可以真正交流了。ARP之广播请求单播回应和上面的一样，刚开始PC1并不知道PC2的MAC地址，同样需要发送ARP请求，但是这个局域网里主机很多，怎么唯独获取PC2的MAC呢，①我们想到和一群陌生人交流一样，可以挨着询问一遍，这就是我们要说的广播，首先PC1广播发送询问信息（信息和上一张图介绍的一样），在这个普通交换机上连接的设备都会受到这个PC1发送的询问信息。接下来②需要做的是，所有在这个交换机上的设备需要判断此询问信息，如果各自的IP和要询问的IP不一致，则丢弃，如图PC3、Route均丢弃该询问信息，而对于PC2判断该询问信息发现满足一致的要求，则接受，同样的写入PC1的IP和MAC到自己的ARP映射表中。最后，③PC2单播发送应答信息给PC1，告诉PC1自己的IP和MAC地址。
上图中，主机A需要与主机B通信时，目的IP地址与主机的IP地址位于不同网络，但由于主机A未设置网关，所以他将会以广播的形式发送ARP Request报文，请求B的MAC地址，但是广播报文无法被路由器转发，所以主机B无法收到主机A的请求报文。
在路由器上启用代理ARP功能，就可以解决这个问题。启用代理后，路由器接收到这样的请求，会查找路由表，如果存在主机B的路由表项，路由器会将自己的G0/0/0接口的MAC地址回应该ARP Requestrian。主机A收到ARP Reply后，将一路有油漆的G0/0/0接口MAC地址作为目的MAC地址进行数据转发。
小结：1如果两台主机在同一个网段，则直接发送ARP Request报文就好。
2 如果在不同网段，（1）主机A设置了网关，ARP协议可以正常使用。
（2）主机A没有设置网关，这种情况下，我们要开启ARP代理，路由器来重新封装，转发报文
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免费云主机域名IP地址，该网络中的所有主机都会接受到此报文。当目的IP地址已经被某一个主机或网管室友是，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。

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