TCP/IP之ARP协议简略介绍

本篇文章主要针对入门新手，尽量能用简略的语言复述，避免用过于官方话术，因为对于萌新来说，那些太官方的话语不容易看懂，所有本人尽力用口语化叙述，只要理解了其中的内涵意思，再看官方话术就比较容易的多。主要讲述ARP协议的主要功能。本文章仅仅是IPv4的内容，IPv6有不同之处。

 

ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议：

（1）如果一台主机要将一个帧（需要发送的数据，数据链路层把网络层传下来得数据封装成帧）发送到另一台主机，仅仅是知道目的主机的IP地址是不够的，还需要目的主机的硬件地址（MAC地址，每台主机刚出厂就有对应独一无二的硬件地址）。这时就需要一个协议将IP地址和MAC地址相对应，ARP协议就出现了。ARP协议提供了IP地址和硬件地址之间的映射。

（2）ARP查询使用数据链路层的广播帧发送，会被所有主机接收。IP地址匹配的主机直接向请求主机返回响应。IP地址不匹配的主机主动丢弃ARP查询。

（3）ARP高效运行主要是维护每个主机和路由器上的ARP缓存（或表），为每个接口从IP地址到硬件地址的最新映射（如图一） 

（4）ARP还有一个兄弟，就是RARP。RARP协议（反向地址解析协议），顾名思义是和ARP做相反的事情，也就是通过硬件地址映射IP地址。不过RARP已经很少使用了，而且需要系统管理员手动配置，所以了解一下就可以了。

（图一）每隔秒级就发送一个ARP帧

1、ARP帧格式：

 

1、硬件类型（hardware type）：指硬件地址类型，对于以太网，该值为1（IEEE 802.3通常是以太网，除了以太网还有其他类型，其他类型很少见，如IEEE 802.xxx）。

2、协议类型（protocol type）：指映射的协议地址类型，有IPv4和IPv6（现在主要都是IPv4）。

3、硬件大小（hardware size）：硬件地址的字节数，值为6。

4、协议大小（protocol size）：协议地址的字节数，值为4

5、Op（Opcode）：指出该操作是ARP请求（值为1）、ARP应答（值为2）、RARP请求（值为3）、RARP应答（值为4）。

6、后面四个地址，与名字的意思一样。

wireshark抓包：

ff:ff:ff:ff:ff:ff 是广播地址（需要广播给每台主机）。00:00:00:00:00:00是目的硬件地址（因为不清楚对方的MAC地址，所以全为0）

2、代理ARP：

代理ARP也称为混杂ARP或ARP黑客，使一个系统（通常是一台专门配置的路由器）可回答不同主机的ARP请求（它使ARP请求的发送者认为做出响应的系统就是目的主机，但实际上目的主机可能在其他地方或不存在）。ARP代理不常见，仅供了解有该功能。

3、免费ARP：

1、为了一台主机确定其他主机是否配置了和自己相同的IPv4地址，便发生一个免费ARP，其实该主机并不期望得到应答。如果它接收到了一个应答能，通常显示的错误信息“从以太网地址......发生的重复IP地址”，这就是对系统管理员和用户的警告，告诉已经有相同的IP地址（意思是比如我现在用的IP地址是192.168.1.2，如果其他主机也是192.168.1.2，那么就地址冲突了，便无法使用该地址，并显示警告）。

2、如果发送免费ARP的主机已经改变了硬件地址，那么收到该帧的主机的缓存中的条目会更新与该帧的硬件地址一致（意思是如果一台主机收到一个ARP请求，则缓存条目更新为ARP请求中发送方的硬件地址）。

虽然免费ARP提供了警告，但实际上并没有对这种错误地址提供解决机制（除了警告，实际由系统管理员完成）。为了解决这个问题，描述了IPv4地址冲突检测（ACD）。

3、ADC定义了ARP探测分组和ARP通告分组。ARP探测分组是一个ARP请求，其中发送方的地址被置为0（发送者相当于没有IP地址），ARP探测分组用于查看一个候选IP地址是否被其他主机所使用。ARP通告与ARP探测相同，除了其发送方地址和目的地址为候选IP地址外，它用于通告发送方使用候选IP地址的意图。

4、与ARP相关的攻击：

1、最直接的就是使用代理ARP功能假扮主机，对发送者ARP请求做出应答。

2、ARP欺骗（ARP毒化）：通过欺骗局域网内主机的网关MAC地址，使访问者主机错以为攻击者更改后的MAC地址是网关的MAC，可能导致网络不通（假设主机 A 192.168.1.2，B 192.168.1.3，C 192.168.1.4， 网关 G 192.168.1.1。正常情况下，A和B通信需要经过网关G，而C不会知道他们通信的内容，当C要ARP欺骗时，C只向A发送一个返回包，告诉A：G 192.168.1.1 的MAC地址为自己的MAC地址，A把这个信息记录在了缓存表中，而G的缓存表不变，也就是说，A把数据包给了C，而G的包还是给A，这样就是ARP欺骗了）。

总结：讲述了ARP在协议族的作用，主要起IP地址与MAC地址的映射。免费ARP则是检测自己使用的IP地址是否在局域网内还有其他主机在使用。本篇文章内容并不多，但却尤为重要，需要多多研读。

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