HCIP-7.1交换机ARP、VLAN之间的三层通信技术学习

1、ARP

ARP（Address Resolution Protocol）用于将一个IP地址映射到正确的MAC地址。

为ARP 代理：
一个物理网络的子网（Subnet）中的源主机向另一个物理网络的子网中的目的主机发ARP request，和源主机直连的网关用自己接口的MAC地址代替目的主机回ARP reply，这个过程称为ARP 代理。

1.1、 地址解析过程

在以太网内二层(指三层交换机有vlanif接口，才有IP，二层交换机没有IP，ARP不能使用)。

查询MAC地址，ARP请求报文，只有源MAC地址，目的MAC为00。
1、同一网段内
1)、在同一广播域内，所有主机处于同一网段，主机A要向主机C发送信息，主机A的ARP表中没有对应的MAC地址，主机先以广播方式发送一个ARP请求报文。ARP请求报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址为主机A的源IP地址和源MAC地址，目标IP地址和目标MAC地址为主机C的IP地址和全0的MAC地址。

2)、ARP的请求以广播方式发出，在同一广播域内所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机C才会对该请求进行处理。

3)、收到ARP的主机C通过比较接收的目的IP地址与自己的IP地址相同，查询自己的ARP表有没有主机A的MAC地址，没有就添加主机A的MAC地址和IP地址。

4)、响应是单播方式发出，包含有自己的MAC地址。

ARP是不能穿越广播域，就是不能穿越路由器或VLAN。三层设备路由器不转发ARP广播。

地址解析协议 ARP 作用：在主机 ARP 高速缓存中存放一个从 IP 地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表经常动态更新。每一台主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP Cache)，里面有本局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表(并且每一个映射地址都设置有生存时间)。

2、不在同一网段
发送给网关的是报文，不是arp查询请求。

当主机A和主机D不在同一网段时，主机A就会先向网关(路由器)发出ARP请求， ARP请求报文中的目标IP地址为网关的IP地址。

当主机A从收到的响应报文中获得网关的 MAC地址后，将报文封装并发给网关。

如果网关没有主机D的ARP表项，网关会广播ARP请求，目标IP地址为主机D 的IP地址，当网关从收到的响应报文中获得主机D的 MAC 地址后，就可以将报文发给主机 D；

如果网关已经有主机 B 的 ARP 表项，网关直接把报文发给主机 B。

1.2、ARP报文格式

太网帧类型：为0x0806（ARP请求和ARP应答）
硬件地址的类型：以太网类型时此值为1。
协议地址的类型：此值为0x0800（对IPv4地址进行映射）。
硬件地址长度和协议地址长度：MAC地址占6字节，IP地址占4字节。
操作类型字段Operation Code：值为1，表示进行ARP请求；值为2，表示进行ARP应答；值为3，表示进行RARP请求；值为4，表示进行RARP应答。
目的以太网地址，全1时代表广播地址FF-FF-FF-FF-FF。

1.3、ARP表项

ARP 表项分为动态 ARP 表项和静态 ARP 表项。

1、动态ARP表项：

• 由ARP协议通过ARP报文自动生成和维护；
• 可以被老化；
• 可以被新的 ARP 报文更新；
• 可以被静态 ARP 表项覆盖。
  当到达老化时间、接口 down 时会删除相应的动态 ARP 表项。

2、静态ARP表项

• 通过手工配置和维护;
• 不会被老化;
• 不会被动态ARP表项覆盖。
  配置静态 ARP 表项可以增加通信的安全性。

静态 ARP 表项：

• 长静态 ARP 表项
  • 配置长静态 ARP 表项时，除了配置 IP 地址和 MAC 地址项外，还必须配置该 ARP 表项所在 VLAN 和出接口。长静态 ARP 表项可以直接用于报文转发。
• 短静态 ARP 表项
  • 配置短静态 ARP 表项时，只需要配置 IP 地址和 MAC 地址项。

[Switch] arp static 10.0.0.1 6832-6500-ed01 vid 10 interfacegigabitethernet 1/0/1
[Switch] arp static 10.0.0.2 6832-6500-ed02 interfacegigabitethernet 1/0/2

ARP的老化机制

参数	缺省配置
老化超时时间	1200秒
老化探测次数	3
老化探测报文的模式	最后一次为广播方式，其余为单播方式发送。

华为老化时间是20分钟，不同设备不一样。
查看老化时间：［HuaWei］dis arp

1.4、免费ARP

免费ARP：Gratuitous ARP

• 设备主动使用自己的IP地址作为目的IP地址发送ARP请求。此种方式称免费ARP。

免费ARP有如下作用：

• IP地址冲突检测：当设备接口的协议状态变为Up时，设备主动对外发送免费ARP报文。正常情况下不会收到ARP应答，如果收到，则表明本网络中存在与自身IP地址重复的地址。如果检测到IP地址冲突，设备会周期性的广播发送免费ARP应答报文，直到冲突解除。
• 用于通告一个新的MAC地址：发送方更换了网卡，MAC地址变化了，为了能够在动态ARP表项老化前通告网络中其他设备，发送方可以发送一个免费ARP。
• 在VRRP备份组中用来通告主备发生变换：发生主备变换后，MASTER设备会广播发送一个免费ARP报文来通告发生了主备变换。

1.5、 VLAN间ARP代理

代理ARP就是通过使用一个主机，来作为指定的设备使用自己的 MAC 地址来对另一设备的ARP请求作出应答。

代理ARP的作用：
主机查询的对象不在同一个局域网内，路由器就提供了代理ARP为这个问题提供了解决方案。