ARP协议

ARP协议的工作原理与流程解析
本文介绍了ARP协议的基本原理,包括如何通过广播地址进行通信,以及ARP请求和应答的过程。当PC1寻找192.168.1.100的MAC地址时,它发送一个广播帧,交换机据此洪泛数据。路由器接收到请求后,如果目的IP匹配,会回复ARP应答,提供其MAC地址。这个MAC地址被PC1记录在ARP缓存表中,用于后续通信。

原理:根据已知的地址来获取与其对应的另一种地址。 特殊的MAC地址:FFFF:FFFF:FFFF-----代表广播地址 工作过程: 发送者 PC1构造一个广播帧(目的MAC地址全F),源IP和源MAC是PC1自己的,目的IP是 192.168.1.100,该数据被发送给交换机后,交换机看到目的MAC地址全F,则直接进行洪泛 操作,而不用在本地MAC地址表中查询。-----ARP请求报文。--------我是谁,我找 192.168.1.00,请回复我。 若PC2接收到该请求报文,根据目的MAC地址,会认为该报文可能是找我的,故而拆除报文封 装,查看IP地址内容,因目的IP地址非本地,故丢弃该请求报文。 若路由器接收到该请求报文,根据目的MAC地址,会认为该报文可能是找我的,故而拆除报 文封装,查看IP地址内容,因目的IP地址为路由器本地IP地址,故查看数据内容,并回复PC1 路由器构造一个单播帧,源IP和源MAC均为路由器本地数值,目的IP为192.168.1.1,目的 MAC为AAAA:AAAA:AAAA,该报文为ARP应答报文。 交换机接收到应答报文后,会根据目的MAC地址查询MAC地址表并进行单播转发。 PC1接收到该报文后,成功获取到路由器的MAC地址。并将该MAC地址记录在本地的ARP缓 存表中,进而构造访问PC3的数据包。 ARP缓存表-----存在老化时间----180S ARP分类 正向ARP----通过IP地址获取MAC地址-----网络中最常见的 反向ARP----通过MAC地址获取IP地址 免费(无故)ARP-----自我介绍、冲突检测 代理ARP-----由网关设备代替主机查询MAC地址

### ARP协议的工作原理 ARP(Address Resolution Protocol)是用于将IP地址解析为MAC地址的协议。在网络通信中,数据传输依赖于MAC地址而非IP地址。每个设备在发送数据之前,必须知道目标设备的MAC地址。如果只知道目标设备的IP地址而不知道其MAC地址,则需要通过ARP协议进行查询。 当一个设备需要解析目标设备的MAC地址时,它会广播一个ARP请求帧。该请求帧包含自己的IP地址和MAC地址作为源信息,以及目标设备的IP地址[^3]。所有接收到此广播的设备都会检查是否与请求中的目标IP地址匹配。如果匹配,则目标设备会向发起请求的设备发送一个单播ARP应答帧,其中包含其自身的MAC地址[^1]。 #### ARP缓存的作用 为了提高效率并减少网络中的广播流量,设备通常会维护一个ARP缓存表。这个表记录了已知IP地址与MAC地址之间的映射关系。当设备需要解析某个IP地址对应的MAC地址时,首先会在本地ARP缓存中查找。如果找到匹配项,则直接使用缓存中的MAC地址;如果没有找到,则发起ARP请求[^5]。 #### ARP协议与MAC地址的关系 ARP协议的核心功能就是建立IP地址与MAC地址之间的映射关系。在网络通信中,IP地址用于标识主机的位置,而MAC地址用于标识主机的物理接口。当两台主机位于同一子网内时,它们可以直接通过ARP协议解析彼此的MAC地址并进行通信。如果两台主机不在同一子网内,则需要通过路由器转发数据包。在这种情况下,源主机首先需要解析默认网关(通常是路由器接口)的MAC地址,然后将数据包发送给路由器[^3]。 ```python # 示例代码:模拟ARP请求与应答过程 class ARP: def __init__(self): self.cache = {} def request(self, source_ip, source_mac, target_ip): print(f"Broadcasting ARP request: Who has {target_ip}? Tell {source_ip}") return {"type": "request", "source_ip": source_ip, "source_mac": source_mac, "target_ip": target_ip} def reply(self, source_ip, source_mac, target_ip, target_mac): self.cache[target_ip] = target_mac print(f"Sending ARP reply: {source_ip} is at {source_mac}") return {"type": "reply", "source_ip": source_ip, "source_mac": source_mac, "target_ip": target_ip} # 创建ARP实例 arp = ARP() # 发起ARP请求 request_packet = arp.request("192.168.1.10", "AA-BB-CC-DD-EE-FF", "192.168.1.1") # 接收ARP应答 reply_packet = arp.reply("192.168.1.1", "00-11-22-33-44-55", "192.168.1.10", "AA-BB-CC-DD-EE-FF") ```
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