认识ARP协议

目录

一、为什么需要ARP协议？

二、ARP报文的格式

三、主机X发送ARP请求的过程

1、填充ARP报文

2、链路层封装ARP报文

3、发送ARP请求

四、IP地址和Mac地址的映射表

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ARP协议并不是一个单纯的数据链路层的协议，而是一个介于数据链路层和网络层之间的协议。简单来说，ARP协议能够获取到局域网内指定一台主机的MAC地址。

一、为什么需要ARP协议？

假设主机X通过查询路由表知道自己要给路由器A发送报文，经过IP层封装传递到数据链路层，现在数据链路层准备加上自己的报头，但是发现自己并不知道路由器A的Mac地址，仅仅知道路由器A的IP地址。

因此，在将报文转发给路由器A之前，需要先通过ARP协议获取到路由器A的Mac地址。

 

二、ARP报文的格式

我们在认识MAC帧格式的时候，有一个“类型”字段，当该字段填入 0800 的时候，“数据”字段填入的是 网络层传递下来的IP数据包；当该字段填入 0806 的时候，“数据”字段填入的是 ARP报文（长度为28个字节，PAD是填充字段，因为“数据”字段至少需要46个字节）

字段名	字段解析
硬件类型	指的是链路层网络类型。1为以太网
协议类型	指的是要用于交换的地址类型，0x0800代表IP地址，也就说我们想要用IP地址来换MAC地址
硬件地址长度	如果硬件类型填的是以太网，这里填的就是 6，即以太网的地址长度（MAC地址的长度）
协议地址长度	如果协议类型填的是0x0800（IP地址），这里填的就是 4
op	字段为1代表ARP请求，字段为2代表ARP应答
发送端以太网地址	无
发送端IP地址	无
目的以太网地址	发送ARP请求的时候，因为不知道对方的MAC地址，这个地方填 FFFFFF
目的IP地址	无

 

三、主机X发送ARP请求的过程

1、填充ARP报文

按照上述表格里所提示的，依次填充对应的字段

• 硬件协议我们填的是 1（以太网）；
• 协议类型填的是 0x0800（IP地址）；
• 硬件地址长度是 6；
• 协议地址长度是 4；
• op是 1（ARP请求）；
• 发送端以太网地址假设是MacX；
• 发送端IP地址是 IPX；
• 目的以太网地址因为不知道，填全F（FF:FF:FF:FF:FF:FF）；
• 的IP地址根据路由表查询得到，假设是IPB。

2、链路层封装ARP报文

从最开始的图来看，ARP在到达物理层之前，还需要经过链路层封装一层报头。

• 目的地址填的是目标设备的Mac地址，但是不知道对方的Mac地址，填入FF:FF:FF:FF:FF:FF表示广播。
• 源地址填的是当前主机X的Mac地址，假设是MacX
• 类型当然是 0806（表示ARP请求）

 

 3、发送ARP请求

因为Mac帧的目的地址填的是 FF:FF:FF:FF:FF:FF，代表在当前局域网内广播，此时当前局域网的每台主机都会收到这个ARP请求，此时就会将ARP请求解包向上交付给ARP协议。如果收到ARP请求的主机发现目的IP地址不匹配，就会直接丢弃这个报文。

那么会继续处理这个请求的只有路由器A了，由于每台主机都有可能收到ARP请求或者ARP响应，因此，路由器A要做的第一件事是先看op字段，发现收到的是ARP请求，此时就会构建ARP响应返回给主机X。

 

四、IP地址和Mac地址的映射表

主机X通过ARP协议获取到目标设备的Mac地址以后，主机X会维护路由器A的IP地址和Mac地址的映射关系，方便下一次使用。

在命令行中输入 arp -a，展示的就是IP地址和Mac地址的映射表。新增的映射关系是有时间限制的，间到了就会将保存的映射关系清除，下次需要MAC地址的时候重新请求MAC地址。