應用接受使用者提交的資料，觸發tcp建立連線，tcp的第乙個syn報文通過connect函式到達ip層，ip層通過查詢路由表：
如果目的ip和自己在同乙個網段：
當ip層的arp快取記憶體表中存在目的ip對應的mac位址時，則呼叫網路介面send函式（引數為ip packet和目的mac））將資料提交給網路介面，網路介面完成ethernet header + ip + crc的封裝，並傳送出去；
當ip層的arp快取記憶體表中不存在目的ip對應的mac位址時，則ip層將tcp的syn快取下來，傳送arp廣播請求目的ip的mac，收到arp應答之後，將應答之中的對快取在本地arp快取記憶體表中，然後完成tcp syn的ip封裝，呼叫網路介面send函式（引數為ip packet和目的mac））將資料提交給網路介面，網路介面完成ethernet header + ip + crc的封裝，並傳送出去；。
當ip層的arp快取記憶體表中存在預設閘道器對應的mac位址時，則呼叫網路介面send函式（引數為ip packet和預設閘道器的mac）將資料提交給網路介面，網路介面完成ethernet header + ip + crc
當ip層的arp快取記憶體表中不存在預設閘道器對應的mac位址時，則ip層將tcp的syn快取下來，傳送arp廣播請求預設閘道器的mac，收到arp應答之後，將應答之中的《預設閘道器位址，對應的mac>對快取在本地arp快取記憶體表中，然後完成tcp syn的ip封裝，呼叫網路介面send函式（引數為ip packet和預設閘道器的mac）將資料提交給網路介面，網路介面完成ethernet header + ip + crc的封裝，並傳送出去。
osi模型有七層，tcp在第4層傳輸層，ip在第3層網路層，而arp在第2層資料鏈路層。高層對低層是有強依賴的，所以tcp的建立前要進行arp的請求和應答。
arp快取記憶體表在ip層使用。如果每次建立tcp連線都傳送arp請求，會降低效率，因此在主機、交換機、路由器上都會有arp快取表。建立tcp連線時先查詢arp快取表，如果有效，直接讀取arp表項的內容進行第二層資料報的傳送；只有表失效時才進行arp請求和應答進行mac位址的獲取，以建立tcp連線。
要了解arp的作用，首先要分清兩個「位址」：
（1）tcp/ip的32bit ip位址。僅知道主機的ip位址不能讓核心傳送資料幀給主機。
（2）網路介面的硬體位址，它是乙個48bit的值，用來標識不同的乙太網或令牌環網路介面。在硬體層次上，進行資料交換必須有正確的介面位址，核心必須知道目的端的硬體位址才能傳送資料。
簡言之，就是在乙太網中，一台主機要把資料幀傳送到同一區域網上的另一台主機時，
裝置驅動程式必須知道乙太網位址才能傳送資料。而我們只知道ip位址，這時就需要採用arp協議將ip位址對映為乙太網位址。
要注意一點，一般認為arp協議只使適用於區域網。
arp分組的格式如下圖：
先要清楚，一般說乙太網位址就是指mac位址。
欄位1是arp請求的目的乙太網位址，全1時代表廣播位址。
欄位2是傳送arp請求的乙太網位址。
欄位3乙太網幀型別表示的是後面的資料型別，arp請求和arp應答這個值為0x0806。
欄位4表示硬體位址的型別，硬體位址不只乙太網一種，是乙太網型別時此值為1。
欄位5表示要對映的協議位址的型別，要對ipv4位址進行對映，此值為0x0800。
欄位6和7表示硬體位址長度和協議位址長度，mac位址佔6位元組，ip位址佔4位元組。
欄位8是操作型別字段，值為1，表示進行arp請求；值為2，表示進行arp應答；值為3，表示進行rarp請求；值為4，表示進行rarp應答。
欄位9是傳送端arp請求或應答的硬體位址，這裡是乙太網位址，和字段2相同。
欄位10是傳送arp請求或應答的ip位址。
欄位11和12是目的端的硬體位址和協議位址。
下面是抓取的arp資料報，可以對照上面的說明進行理解。
圖中紅框圈起來的是一對arp請求和arp應答。
下面兩張圖分別是arp請求和相應的arp應答的分組格式截圖。
arp請求分組中，欄位11目的mac位址未知，用全0進行填充。
arp應答分組中，將arp請求中的源和目的位址進行交換，此外，變化的還有欄位8 opcode。其餘字段內容不會發生變化。
那麼我們是如何區分arp請求和arp應答分組的呢？
分組中的位址欄位和其他相同的字段無法作為區分依據，這時opcode欄位就發揮了作用，根據opcode的值可以確定是請求還是應答，是arp還是rarp。
定義arp快取是乙個緩衝區，用來儲存ip位址和mac位址，本質就是每乙個乙太網或令牌環網路介面卡都有自己單獨的表。
當位址解析協議被詢問乙個已知ip位址節點的mac位址時，先在arp快取中檢視，若存在，就直接返回與之對應的mac位址，若不存在，才傳送arp請求向區域網查詢。
arp快取表項的生存時間ttl
arp快取包含動態和靜態專案：
動態專案隨時間推移自動新增和刪除，每個動態arp快取項都有都設定了ttl(生存時間)，ttl為0時此專案就從表中刪除，windows下ttl一般不超過10分鐘。
靜態 arp 快取條目是永久性的，可以使用 tcp/ip 工具手動新增和刪除。靜態 arp 快取條目用來禁止節點傳送對常用的本地ipv4位址（例如路由器和伺服器的 ipv4 位址）的arp請求。
arp快取記憶體的使用
當主機傳送乙個arp請求時，先檢視arp快取記憶體表，如果存在對應條目，則直接返回mac位址，否則向區域網傳送arp請求廣播。
arp快取記憶體的優缺點
優點：從arp快取記憶體的使用中可以看到，arp快取記憶體可以減小廣播量，進而減小網路通訊量，提高計算機之間的通訊效率。
缺點：造成安全隱患（參考下面免費arp的作用）。
定義免費arp指主機傳送arp查詢自己的ip位址，通常發生在系統引導期間進行介面配置時。
與標準arp的區別就是免費arp分組的目的ip位址字段封裝的是自己的ip位址，即向所在網路請求自己的mac位址。
作用 免費arp的作用有：
1) 乙個主機可以通過它來確定另乙個主機是否設定了相同的 ip位址。
正常情況下傳送免費arp請求不會收到arp應答，如果收到了乙個arp應答，則說明網路中存在與本機相同的ip位址的主機，發生了位址衝突。
2)更新其他主機快取記憶體中舊的硬體位址進行。
如果傳送免費arp的主機正好改變了硬體位址，如更換了介面卡。
其他主機接收到這個arp請求的時候，發現自己的arp快取記憶體表中存在對應的ip位址，但是mac位址不匹配，那麼就需要利用接收的arp請求來更新本地的arp快取記憶體表表項。
3)閘道器利用免費arp防止arp攻擊
有些閘道器裝置在一定的時間間隔內向網路主動傳送免費arp報文，讓網路內的其他主機更新arp表項中的閘道器mac位址資訊，以達到防止或緩解arp攻擊的效果。
4)利用免費arp進行arp攻擊
arp協議並不只在傳送了arp請求才接收arp應答，計算機只要接收到arp應答資料報，就會使用應答中的ip和mac位址對本地的arp快取進行更新。
主機可以構造虛假的免費arp應答，將arp的源mac位址設為錯誤的mac位址，並把這個虛假的免費arp應答傳送到網路中，那麼所有接收到這個免費arp應答的主機都會更新本地arp表項中相應ip位址對應的mac位址。更新成功後，這些主機的資料報文就會被**到錯誤的mac位址，從而實現了arp欺騙的攻擊。
定義**arp就是通過使用乙個主機(通常為router)，來作為指定的裝置使用自己的 mac 位址來對另一裝置的arp請求作出應答。
為什麼需要**arp？
先要了解，路由器的重要功能之一就是把區域網的廣播包限制在該網內，阻止其擴散，否則會造成網路風暴。
arp請求是個廣播包，它詢問的物件如果在同乙個區域網內，就會收到應答。但是如果詢問的物件不在同乙個區域網該如何處理？路由器就提供的**arp為這個問題提供了解決方案。
工作過程
兩台主機a和b處於同一網段但不同的廣播段時，主機a傳送arp請求主機b的mac位址時，因為路由器不**廣播包的原因，arp請求只能到達路由器。如果路由器啟用了**arp功能，並知道主機b屬於它連線的網路，那麼路由器就用自己介面的mac位址代替主機b的mac位址來對主機a進行arp應答。主機a接收arp應答，但並不知道**arp的存在。
**arp的優缺點
優點：**arp能在不影響路由表的情況下新增乙個新的router，使子網對該主機變得透明化。一般**arp應該使用在主機沒有配置預設閘道器或沒有任何路由策略的網路上。
缺點：從工作工程可以看到，這其實是一種arp欺騙。而且，通過兩個物理網路之間的路由器的**arp功能其實互相隱藏了物理網路，這導致無法對網路拓撲進行網路概括。此外，**arp增加了使用它的那段網路的arp流量，主機需要更大的arp快取空間，也不會為不使用arp進行位址解析的網路工作。
ARP協議詳解
arp addressresolutionprotocol 位址解析協議用於將計算機的網路位址 ip位址32位 轉化為實體地址 mac位址 48位 rfc826 arp協議是屬於鏈路層的協議，在乙太網中的資料幀從乙個主機到達網內的另一台主機是根據48位的乙太網位址 硬體位址 來確 定介面的，而不是根...
ARP協議詳解
arp addressresolutionprotocol 位址解析協議用於將計算機的網路位址 ip位址32位 轉化為實體地址 mac位址48位 rfc826 arp協議是屬於鏈路層的協議，在乙太網中的資料幀從乙個主機到達網內的另一台主機是根據48位的乙太網位址 硬體位址 來確定介面的，而不是根據3...
ARP協議詳解
arp address resolution protocol 位址解析協議用 於將計算機的網路位址 ip位址32位 轉化為實體地址 mac位址48位 rfc826 arp協議是屬於鏈路層的協議，在乙太網中的資料幀從乙個 主機到達網內的另一台主機是根據48位的乙太網位址 硬體位址 來確定介面的，而不...