ARP协议（转）

ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。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。

 ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析协议用于将计算机的网络地址（IP地址32位）转化为物理地址（MAC地址48位）[RFC826]。ARP协议是属于数据链路层的协议，在以太网中的数据帧从一个主机到达网内的另一台主机是根据48位的以太网地址（硬件地址）来确定接口的，而不是根据32位的IP地址。内核（如驱动）必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。当然，点对点的连接是不需要ARP协议的。
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1. 什么是ARP?

ARP (Address Resolution Protocol) [1]是个地址解析协议。最白的说法是：在IP-以太网中，当一个上层协议要发包时，有了节点的IP地址，ARP就能提供该节点的MAC地址。

2. 为什么要有ARP？ OSI 模式把网络工作分为七层，彼此不直接打交道，只通过接口(layre interface). IP地址在第三层, MAC地址在第二层。协议在发生数据包时，得先封装第三层 （IP地址），第二层 （MAC地址）的报头, 但协议只知道目的节点的IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二、三层，所以得用ARP的服务。

3. 什么是ARP cache? ARP cache 是个用来储存(IP, MAC)地址的缓冲区。当ARP被询问一个已只IP地址节点的MAC地址时，先在ARP cache 查看，若存在，就直接返回MAC地址，若不存在，才发送ARP request向局域网查询。

4. ARP 有什么命令行？常用的包括：（格式因操作系统、路由器而异，但作用类似）- 显示ARP cache: show arp; arp -a - 清除ARP cache: arp -d 

ARP属于OSI哪一层？

ARP介于数据链接层与网络层之间，应属于2.5层。
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和ARP的处理机制类似的还有RARP，就是通过和ARP相反的方法通过MAC地址来检测IP地址。

为了解释ARP协议的作用，就必须理解数据在网络上的传输过程。这里举一个简单的PING例子。

假设我们的计算机IP地址是192.168.1.1，要执行这个命令：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，该示例是产生ICMP包，被提交给内核（网络驱动程序）；

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[1]；

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，目的地的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，ARP命令类型为REQUEST（1），其中包含有自己的MAC地址；

5、当192.168.1.2主机接收到该ARP请求后，将源主机的IP地址及MAC更新至自己的arp缓冲中，然后发送一个ARP的REPLY（2）命令，其中包含自己的MAC地址；

6、本地获得192.168.1.2主机的IP-MAC地址对应关系，并保存到ARP缓存中；

7、内核将把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；

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，数据包的向外传输很依靠ARP协议，当然，也就是依赖ARP缓存。要知道，ARP协议的所有操作都是内核自动完成的，同其他的应用程序没有任何关系。同时需要注意的是，ARP协议只使用于本网络。