什么是ARP

英文原义:Address Resolution Protocol 中文释义:(RFC-826)地址解析协议 局域网中,网络中实际传输的是“帧”,帧里面是有目标主机的MAC地址的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址,查询目标设备的MAC地址以保证通信的顺利进行。 注解:简单地说,ARP协议主要负责将局域网中的32为IP地址转换为对应的48位物理地址,即网卡的MAC地址,比如IP地址为192.168.0.1网卡MAC地址为00-03-0F-FD-1D-2B。整个转换过程是一台主机先向目标主机发送包含IP地址信息的广播数据包,即ARP请求,然后目标主机向该主机发送一个含有IP地址和MAC地址数据包,通过MAC地址两个主机就可以实现数据传输了。 应用:在安装了以太网网络适配器的计算机中都有专门的ARP缓存,包含一个或多个表,用于保存IP地址以及经过解析的MAC地址。在Windows中要查看或者修改ARP缓存中的信息,可以使用arp命令来完成,比如在Windows XP的命令提示符窗口中键入“arp -a”或“arp -g”可以查看ARP缓存中的内容;键入“arp -d IPaddress”表示删除指定的IP地址项(IPaddress表示IP地址)。arp命令的其他用法可以键入“arp /?”查看到。
ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)是一种用于实现IP地址(逻辑地址)到MAC地址(物理地址)动态映射的网络层协议。在以太网中,数据帧的传输依赖于MAC地址,因此在发送IP分组时,必须通过ARP协议获取目标设备的MAC地址。ARP协议通过广播请求和单播响应的方式完成地址解析,并将解析结果缓存在ARP高速缓存表中,以提高后续通信效率。 ### ARP分组结构 ARP分组封装在以太网帧的数据部分中传输,其基本结构包括以下几个字段: - **硬件类型(Hardware Type)**:标识网络接口的类型,如以太网为1。 - **协议类型(Protocol Type)**:标识要映射的协议地址类型,如IPv4为0x0800。 - **硬件地址长度(Hardware Address Length)**:通常为6字节(MAC地址长度)。 - **协议地址长度(Protocol Address Length)**:通常为4字节(IPv4地址长度)。 - **操作类型(Operation)**:指示ARP请求(值为1)或ARP响应(值为2)。 - **发送方MAC地址(Sender Hardware Address)** - **发送方IP地址(Sender Protocol Address)** - **目标MAC地址(Target Hardware Address)** - **目标IP地址(Target Protocol Address)** ARP请求报文的目标MAC地址通常为广播地址(FF:FF:FF:FF:FF:FF),表示向本地网络中所有主机广播该请求。响应报文则以单播方式发送给请求者。 ### 工作原理 当主机A需要向主机B发送IP分组时,若主机A的ARP高速缓存中没有主机B的IP地址对应的MAC地址,则会触发ARP请求过程: 1. 主机A构造一个ARP请求报文,其中包含自身的IP地址、MAC地址以及目标IP地址,并将目标MAC地址设为广播地址。 2. 该ARP请求以广播方式发送到本地网络中,所有主机都能接收到此请求。 3. 主机B收到请求后,识别出目标IP地址与自身的IP地址匹配,于是构造一个ARP响应报文,其中包含自身的MAC地址,并以单播方式发送给主机A。 4. 主机A接收到ARP响应后,提取主机B的MAC地址,并将其与对应的IP地址一起缓存到ARP高速缓存表中,以便后续通信直接使用。 5. 主机A使用获取到的MAC地址封装以太网帧,并将IP分组发送出去。 ### ARP高速缓存 ARP高速缓存是主机或路由器维护的一张临时表,用于存储IP地址与MAC地址的映射关系。缓存条目通常具有一定的生存时间(TTL),以避免长时间保留无效的地址信息。缓存可以是动态的(由ARP协议自动维护)或静态的(手动配置)[^4]。 ### ARP协议的安全性问题 由于ARP协议的设计初衷是基于信任的网络环境,因此其本身缺乏身份验证机制。攻击者可以通过发送伪造的ARP响应报文,篡改本地ARP缓存,从而引发“ARP欺骗”攻击。这类攻击可能导致中间人攻击(MITM)、网络嗅探或拒绝服务(DoS)等安全问题。为缓解此类风险,可以采用静态ARP绑定、ARP防火墙或使用安全协议如ARPSEC等手段增强安全性[^4]。 ```c // 示例:ARP请求报文结构(简化版) struct arp_header { uint16_t htype; // 硬件类型 uint16_t ptype; // 协议类型 uint8_t hlen; // 硬件地址长度 uint8_t plen; // 协议地址长度 uint16_t oper; // 操作类型(1:请求,2:响应) uint8_t sha[6]; // 发送方MAC地址 uint8_t spa[4]; // 发送方IP地址 uint8_t tha[6]; // 目标MAC地址 uint8_t tpa[4]; // 目标IP地址 }; ```
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