ARP协议

ARP协议---Address Resolution Protocol---地址解析协议

       在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧之前将目标主机的IP地址转换成目标主机的MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标主机的IP地址，查询目标主机的MAC地址，以保证通信的顺利进行。协议又称做服务，ARP协议也即ARP服务，提供把IP地址转换成MAC地址的服务！

       在现行寻址机制中，主机的以太网网卡只能识别MAC地址，而不能识别IP地址，若数据帧中不指明主机B的MAC 地址，主机B的网卡不能识别该帧是发给自己的，因此主机A仅知道主机B的IP地址还不够，还必须知道主机B的MAC地址，才能完成对主机B的访问；网络之间是用IP地址寻址，网络之内（同一物理网段或称IP子网）是用MAC地址寻址。

 

举例:

为了通俗易懂的解释ARP协议的作用，这里就举一个简单的PING命令例子：

　　假设在一个局域网中，（注意这里的前提是两台主机在同一局域网中）我们的计算机IP地址是192.168.1.1，现在DOS窗口中执行这个命令：ping192.168.1.2。该命令会通过ICMP协议发送ICMP数据

包。该过程需要经过下面的步骤：

1、应用程序构造数据包，该步骤是产生ICMP包，然后把它提交给内核（网卡驱动程序）；

2、内核检查是否能够转化该IP地址为MAC地址，也就是在本地的ARP缓存中查看IP-MAC对应表；

3、如果存在该IP-MAC对应关系，那么跳到步骤7；如果不存在该IP-MAC对应关系，那么接续下面的步骤；

4、内核进行ARP广播，即发送 ARP Request，向整个网络中大喊，这个IP是谁的，这个IP是谁的（这个ARP Request中包含有我们计算机的MAC地址；

5、当192.168.1.2主机接收到该ARP请求后，就发送一个ARP 回应，即ARP REPLY命令，说道：这个IP是我的，你看这是我的MAC地址（ARP Request中包含自己的MAC地址）；

6、我们的计算机获得192.168.1.2主机的IP-MAC地址对应关系，就保存到自己的ARP缓存中；

7、内核将把目标主机IP转化为MAC地址，然后封装在以太网头结构中，再把数据发送出去；

8、这样主机B看到发送过来的数据包包头里有自己的MAC地址，才会识别它，噢，这个数据是发送给我的（当数据包包头里只有B的IP地址时，主机B会不认识它，不去接收这个数据包）

IP地址就像人的姓名，MAC地址就像人的身份证，当一个包裹发送过来，上面写着，是给张三的，但是叫张三的多了，张三不会去接收，但是包裹上面写了张三的身份证号码，张三一看，啊，是我的，身份证是唯一的，他才接收。那IP的作用是什么呢？

  IP地址具有全网范围内的寻址能力，主机A和B可能分别处在不同网络，主机A要访问主机B首先要知道主机B的IP地址，不然找不到主机B所在

的网络。也就是说有了主机B的IP地址，主机A会知道主机B在哪里，知道它所在的网络，但不会把数据给它，只有得到它的MAC地址，之后，才会给它，就像验证身份证一样。

　　使用  arp  -a  命令就可以查看本地的ARP缓存内容，所以，执行一个本地的PING命令后，ARP缓存就会存在一个目的IP的记录了。当然，如果你的数据包是发送到不同网段的目的地，那么就一定存在一条网关的IP-MAC地址对应的记录。

　　知道了ARP协议的作用，就能够很清楚地知道，数据包的向外传输是非常依赖MAC地址，可以看出ARP协议在网络传输中的不可缺少的作用。

假如说两台主机不在同一局域网，即便知道目的主机的MAC地址，两者也不能直接通信，必须经过路由转发才可以。所以此时，发送主机通过ARP协议获得的将不是目的主机的MAC地址，而是一台可以通往局域网外的路由器的某个端口的MAC地址。于是此后发送主机发往目的主机的所有帧，都将发往该路由器，通过它向外发送。这种情况称为ARP代理（ARP Proxy）。也就是说，本地主机当寻求一个IP地址的MAC时，找不到，不是同一局域网，那它会收到路由器的MAC地址，说，这个数据就交给你了，剩下的事就你来处理了，你去找目的主机吧！

 每次都要用ARP request来寻求MAC是很低效的，ARP cache则很好的解决了这个问题

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