ARP協議詳解

ip位址屬於網路層，但ip位址在傳輸的時候需要跨越不同的物理網路進行交換，此時如果一台主機要將乙個幀傳送到另一台主機，光知道其ip位址是不夠的，還需要知道其有效的「硬體位址」。

arp（位址解析協議）就提供了一種在32位ipv4位址和乙太網的48位mac位址（硬體位址）之間的對映。

arp提供的是網路層位址到相關硬體位址的「動態對映」，即：會自動執行和隨時間變化，而不需要系統管理員的配置。（如一台一台主機改變了它的網絡卡後（mac位址改變），arp可以在一定延時後繼續正常工作）

當本地計算機在瀏覽器中瀏覽乙個網頁時：

本地計算機先是判斷該服務是位於本地（看ip位址是否位於同一子網）還是遠端。

如果是遠端，且傳送端與遠端接收端之間是「直接交付」（擁有相同的ip位址字首）的形式，

整體流程如下圖：

（1）瀏覽器呼叫乙個特殊的函式來解析url，看其是否包含網域名稱（主機名）。（此例子使用的是ipv4位址）

（2）應用程式要求tcp協議建立一條到10.0.0.1的連線。

（3）tcp嘗試向遠端主機傳送乙個連線請求（此時由於假定的是直接交付，所以中途不經過任何路由器）。

（4）、（5）檢視本地主機的「arp快取（或表）」中是否已經快取了ip位址與mac位址之間的對映，如果沒有快取，則進入下面的步驟。

（6）在乙個共享的鏈路層網段上（arp協議多用於區域網內的直接交付），arp向「所有主機」傳送乙個稱為「arp請求」的乙太網幀。這種行為被稱為「乙太網廣播」（也叫鏈路層廣播）。而「arp請求」的目的是：如果某主機接收了該arp請求，且該主機ipv4位址也與10.0.0.1一致，那麼這台主機請返回給我你的mac位址。（arp協議就是用這種方式，知道了10.0.0.1位址所對應的mac位址）。（ip位址不匹配的主機會主動丟棄掉arp請求）

（7）假設找到了「使用10.0.0.1作為ipv4位址」的主機，那麼該主機的arp協議需要響應乙個「arp應答」。該應答包含該主機的ipv4位址和mac位址。該應答會直接傳送給請求的傳送方。

（8）「arp應答」被原始請求的傳送方接收。

（9）傳送方將資料報封裝在乙太網幀中，使用通過arp協議獲取到的接收方的mac位址，直接將乙太網幀傳送給接收方。

由此該乙太網幀僅指向正確的目的主機，其他主機或路由不會接收到這個資料報。

通過這個流程，我們也能明白：當僅使用直接交付時，並不需要經過路由器。

為了使arp高效執行，每個主機或路由器上都維護有一張「arp快取表」。

該快取儲存了每個介面從網路層位址（ip位址）到硬體位址（mac位址）的最新對映關係。

快取正常的到期時間為：條目建立開始後的20分鐘。（管理員也可設定快取條目永不超時）

每個對映的快取條目包含5個元素：

主機名（對應乙個ip位址）、硬體位址型別、硬體位址、標誌、本地網路介面。

其中「標誌」包含了乙個符號：c、m或p.

c表示，該快取條目是由arp協議自己「動態學習」得來的。

m表示，該快取條目是手工輸入的。

p表示，該快取條目是「發布的」。對於任何p類的快取條目，主機對輸入的arp請求都返回乙個arp相應。該選項用於配置**arp。

前14個位元組（mac頭部）是乙個標準的乙太網幀頭部，dst表示目的mac位址，src表示源mac位址，長度或型別用於確定頭部後面的資料型別，常見的值包括：0x0800（ipv4）、0x86dd（ipv6）、0x0806（arp）

前14個位元組之後，由arp協議來定義，arp幀的前8個位元組時通用的：

硬體型別字段指出硬體位址型別，對於乙太網，該值為1.

協議型別字段指出對映的協議位址型別，對於ipv4位址，該值為0x0800。（當乙太網幀包含「ipv4資料報」時，長度或型別欄位與協議字段可能一樣，即都是0x0800）

硬體大小和協議大小分別指出硬體位址和協議位址的位元組數。（對於乙太網中使用ipv4位址的arp應答，其值為6和4）

op欄位指出該操作是：arp請求（值為1）、arp應答（2）、rarp請求（3）、rarp應答（4）

**arp是乙個系統（通常是乙個路由器）可回應不同主機的arp請求（簡單的說就是不管你找的是不是我，我都響應你，把我的mac位址告訴你，這樣你下次再訪問該ip時，通過arp快取表，自動就訪問到我這台冒名的主機上了）。

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