一 概述
我們知道，ip協議是用來在不同的物理網路之間資料傳輸的。要在不同的網路之間資料傳輸，至少須要將ip協議所用的位址轉換成特定網路所使用的實體地址。
一般來說。就是將ipv4位址轉換為mac位址。要想與乙個特定的裝置進行資料交換，光知道它的ip位址是不夠的。還須要知道它的實體地址。
而位址解析協議(arp)就是來完畢這個工作的，它能將ipv4位址轉換為裝置的硬體位址。須要注意的是。arp僅僅能轉換ipv4的位址。ipv6須要使用另外的協議進行轉換。
另外須要說明的是，網路層和資料鏈路層位址並非由同乙個組織進行分配的。
對於硬體位址來說。是由生產它的廠家進行分配的。而且一旦生產出來，實體地址永遠不會改變。
而ip位址是由使用者或者管理員分配的。而且是能夠更改的。我們知道ip資料報是封裝在資料鏈路層的幀裡的。
當乙個包括ip資料報得乙太網幀資料在乙個區域網內傳輸時。是通過48bit的乙太網位址(硬體位址)來決定目的port的。
arp提供動態的位址解析。就是說，解析的過程是自己主動的、自適應的，當實體地址改變(可是ip位址沒變)的時候，比方更換網絡卡，arp仍然可以正確的通過ip位址找到相應的網絡卡。而不須要進行額外的配置。
二 乙個樣例
當我們使用網路的時候。比方開啟瀏覽器，瀏覽乙個網頁，我們使用的主機須要推斷如何與我們感興趣的站點server主機建立連線。第乙個須要推斷的就是server主機是處於本地還是非本地。換句話說。是在同乙個區域網還是處於另外的網路。
假設處於同乙個區域網。僅僅須要arp協議就可以訪問。否則，須要通過路由器進行連線。
當兩台主機處於同一網段，或者說處於同一區域網。那麼用arp能夠直接進行訪問(direct delivery)。我們通過乙個樣例來說明直接訪問要經歷哪些步驟。
比方我們在瀏覽器裡輸入將會發生下面步驟：
1.應用程式(瀏覽器)獲取目的ip位址，這裡是10.0.0.1。
2.應用程式請求tcp協議建立與10.0.0.1的連線
3.tcp傳送連線請求給10.0.0.1。
4.我們這裡如果10.0.0.1和本地主機處於同一區域網，因此請求連線資料能夠直接傳送而不用經過路由器。
5.這個時候，須要找到10.0.0.1相應的主機。就必須將該ip位址轉換為相應的實體地址。這就是arp的作用。arp使用廣播的方式資料傳輸，假設區域網不支援廣播。那麼須要用到更加複雜的協議，當然，這樣的情況非常少見。
6.arp給每乙個連線在這個區域網的主機傳送arp請求資料。arp請求資料裡面包括目的ip位址，也就是10.0.0.1。該請求的意思是，假設你的ip位址是10.0.0.1，那麼把你的mac位址發給我。
7.如上圖所看到的，本地主機廣播arp請求給全部主機，僅僅有具有目的ip位址的主機會做出應答。應答資料中包含了自身的mac位址。
應答不再採用廣播方式，而是單播給傳送請求的主機。與此同一時候，全部收到arp請求的主機，都能在請求資料中得到傳送請求的主機的ip位址和相應的mac位址。他們會將其存在自己的快取中，以供興許使用。
8.收到應答後。tcp的連線請求資訊如今就行傳送了，由於如今可以找到目的主機在哪兒了。
9.傳送資料至目的主機。
點對點鏈路(ppp)不使用arp。在設定這些鏈路時，必須告知核心鏈路每一端的ip位址。因此像乙太網這種硬體位址並不涉及。
三 arp快速快取
arp高效執行的關鍵是因為每乙個主機上都有乙個arp快速快取。這個快速快取存放了近期ip位址到硬體位址之間的對映記錄。
快速快取中每一項記錄的生存時間一般位20分鐘，開始時間從被建立時開始。
四 arp幀格式
在乙太網上解析ip位址時。arp請求和應答分組的格式如上圖所看到的。一開始的14位元組是乙太網頭部，在上一章介紹資料鏈路層時討論過。
剩餘的部分是由arp協議所定義的。arp資料部分的前8個位元組是通用的，後面的部分是特定的。這裡是針對ip位址和乙太網實體地址的轉換。其實，除此之外，arp還能夠用於其它型別的網路。假設換了其它型別。這裡的傳送方和接收方的硬體位址和ip位址都要做出對應的更改。所以說這個部分是特定的，而前面的hard type欄位到op欄位8個位元組是通用的。不管轉換什麼樣的網路型別，都是這8位元組。
在乙太網幀頭部的兩個部分各自是目的位址欄位和源位址字段，在傳送arp請求時，目的位址欄位要填充為全1，也就是廣播位址。
型別或長度字段(length/type)為0x0806，表示這是arp協議資料。
hard type欄位表示硬體位址型別，值為1表示乙太網位址。prot type表示要解析的協議位址型別，值為0x0800表示ipv4位址。hard size欄位和prot size欄位分別表示硬體位址和協議位址的長度，這裡各自是6和4.相應的時mac位址6位元組。ip位址4位元組。op欄位指出4種操作型別。1表示arp請求。2表示arp應答，3表示rarp請求，4表示rarp應答。rarp是arp的逆協議。如今已經非常少用到了。接下來的各自是傳送端的硬體位址、協議位址，目的端的硬體位址、協議位址。
大概就是這樣了。
五 arp**(proxy arp)
**arp就是通過使用乙個主機(一般是乙個特定配置的路由器)，來作為指定的裝置對還有一裝置的arp請求作出應答。 舉個樣例
pc1和pc2儘管屬於不同的廣播域。但它們處於同一網段中，因此pc1會向pc2發出arp請求廣播包。請求獲得pc2的mac位址。因為路由器不會**廣播包，因此arp請求僅僅能到達路由器，不能到達pc2。當在路由器上啟用arp**後，路由器會檢視arp請求。發現ip位址172.16.20.100屬於它連線的還有乙個網路，因此路由器用自己的介面mac位址替換pc2的mac位址，向pc1傳送了乙個arp應答。
pc1收到arp應答後。會覺得pc2的mac位址就是00-00-0c-94-36-ab。不會感知arp**的存在。
正是因為這個原因，**arp用的不多，而且假設可能，盡可能避免使用它。
六 gratuitous arp 和位址衝突檢測(acd)
(1)這樣能夠讓主機知道自身的ip位址有沒有已經被其它主機占用。
顯然，假設已經被其它主機占用的話。返回的mac位址和自身mac位址不一致。
(2)假設主機剛好更換了網絡卡，那麼使用gratuitous arp就能讓廣播域中其它的主機更新正確的ip位址到mac位址對映。由於其它主機的arp快取中儲存的可能是更換網絡卡之前的mac位址，因此須要更新。
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