ARP协议

数据链路层进数据封装的时候,需要目的MAC地址

ARP数据包格式

operation code  请求和应答

源mac地址,  源ip地址、目的地址都已知,目的mac地址未知

发包为广播帧,回包为单播。

ARP响应

ARP代理(不同网络设备在不配置网关的情况下,能够代理ARP代理实现通信)

免费ARP(检测ip地址是否冲突)发送广播帧

总结:

1.网络设备在什么情况下会发送ARP request?

当我们的设备知道知道目的ip地址,但是不知道目的MAC地址的时候会发送ARP请求

2.网络设备什么时候会产生免费ARP

设备在配置好IP地址的时候,会产生免费ARP,用于探测IP地址是否冲突

### 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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