ARP:地址解析协议

1. ARP的数据包格式

以太网的帧头部（橙色部分）
广播MAC地址（全1）：其目标是网络上的所有主机
源MAC地址：请求地址解析的主机MAC地址 
协议类型：0x0806（ARP协议）
ARP协议报文
硬件类型：表明ARP实现在何种类型的网络上。一般为0x0001，表示以太网地址　
协议类型：代表解析协议（上层协议）。一般为0x0800，表示IP
硬件地址长度：MAC地址长度，此处为6个字节
协议地址长度：IP地址长度，此处为4个字节
操作类型：代表ARP数据包类型。0表示ARP请求数据包，1表示ARP应答数据包　　
源MAC地址：发送端MAC地址
源IP地址：代表发送端协议地址（IP地址）
目标MAC地址：目的端MAC地址（待填充）
目标IP地址：代表目的端协议地址（IP地址）

    对于一个ARP请求来说，除目的MAC地址外其他字段都有填充值。当系统收到一个目的端是本季的ARP请求时，就把本机MAC地址填充，然后用两个目的端的地址分别替换两个源端的地址，并把操作类型置为2，然后发送回去。
    下图是电脑上使用wireshark软件抓包的一个ARP请求数据包。

　　ARP应答协议报文和ARP请求协议报文类似。不同的是，操作类型字段，请求协议为1，应答协议为2；以及源MAC、源IP、目的MAC、目的IP不同；

 

2. ARP高速缓存

      该高速缓存存放着最近Internet地址到硬件地址之间的映射记录。每个映射记录都设置了生存时间（通常为几分钟或几十分钟），凡超过生存时间的记录都会从映射记录中删除。
     可以通过arp -a查看ARP高速缓存中的所有内容。
     可以通过arp -s来增加高速缓存中的内容，通过命令只能增加静态ARP信息。

       可以通过arp -s来删除高速缓存中的内容，比如arp -d 157.55.85.212。

3. 代理ARP

    如果A R P请求是从一个网络的主机发往另一个网络上的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求，这个过程称作委托A R P或A R P代理(Proxy ARP)。这样可以欺骗发起A R P请求的发送端，使它误以为路由器就是目的主机，而事实上目的主机是在路由器的“另一边”。路由器的功能相当于目的主机的代理，把分组从其他主机转发给它。

   上图是代理ARP的应用例子，路由器从E0/0端口出来的属于子网：192.168.1.16，从E0/1端口出来的属于子网：192.168.1.32。
   当PC1需要向PC2发送报文时，因为PC1不知道子网的存在，并且与PC2属于同一个主网络网段。所以PC1将发送ARP请求广播报文来请求PC2的MAC地址。
   报文到达路由器时，路由器识别出报文的目标地址属于另一个子网，因此向请求主机回复E0/0接口的MAC。之后PC1将发往PC2的数据包都发往MAC地址为11:22:33:44:55:67，由路由器将数据包转发到目标主机PC2。同样，路由器为PC2做同样的代理发送数据包的工作。这种ARP使得子网化网络拓扑对于主机来说是透明的。

4. 免费ARP

   因为它不是经过其他主机的ARP请求广播后发出的ARP广播，所以叫无故ARP，无故（Gratuitous ARP，GARP）ARP也称为无为ARP，免费ARP。主机有时会使用自己的IP地址作为目标地址发送ARP请求。这种ARP请求称为无故ARP，GARP。
主要有两个用途：　　
<1> 检查重复地址（如果收到ARP响应表明存在重复地址）。　　
<2> 用于通告一个新的数据链路标识。当一个设备收到一个arp请求时，发现arp缓冲区中已有发送者的IP地址，则更新此IP地址的MAC地址条目。