网络基本知识（1） ARP解析

IP地址是一个32位的二进制数(这里我们说的都是IPV4)，通常用 " 点分十进制 " 表示  “a.b.c.d”。地址分类的话，其实大多数同学都知道，我就大概的说一下：

A类：0.0.0.0~127.255.255.255.255;

B类：128.0.0.0~191.255.255.255;

C类：192.0.0.0~223.255.255.255;

D类：224.0.0.0~239.255.255.255;

E类：24.0.0.0~247.255.255.255;.

ABC三类地址称为单播地址，用于标识一个接口，D类地址称为组播地址，这个后面有机会详细介绍，E类地址暂时不用。

还有一个特别地址255.255.255.255，称为广播地址，可以被所有设备接收。

下面开始讲arp协议，以太局域网的内部通信需要知道链路层地址，即MAC地址。已经知道了对方的IP地址，怎么才能获取对方的MAC地址呢？

举例：A要向B发数据，但是目前只知道B的IP。

A向所有的喊一声，谁的IP是X.X.X.X，告诉一下MAC地址？（这个就是广播）

B收到之后就会回给A说，我的IP是X.X.X.X，MAC地址是......（这个是单播）

        这样的话A就拿到了B的MAC地址。

每个以太网设备都有一个唯一的属于自己的MAC地址，叫做单播MAC地址，例如48:EA:33:05:33:45,目的MAC为该地址的以太帧只有它才会接收。有一个特别的MAC地址"FF:FF:FF:FF:FF:FF",它对应于局域网上的所有设备，只要给这个MAC地址发送报文，局域网上的所有设备都会接收，这个MAC地址称为广播MAC地址。另外还有一类地址，对应于以太网上的一组特定的设备，这类MAC地址叫做组播MAC地址，目的为组播MAC地址的以太帧，只要加入到这个组播组的设备才会接收。

当A不知道B的MAC地址的时候，他会发送一个ARP请求报文，通常是一个广播以太帧。大意是“谁知道192.168.1.10的MAC地址是多少，告诉我192.168.1.100”，然后在发送者地址字段填上自己的MAC地址：46:e3:54:21:43:65.既然不知道对方的MAC地址，目的MAC地址的话就填广播MAC地址“FF:FF:FF:FF:FF”。

当B收到这个报文一看，有人在问我的MAC地址，那就告诉他吧。然后发送一个ARP应答报文，通常是一个单播以太帧。大意就是“192.168.1.10的MAC地址是45:32:56:44:78:21，目的MAC的话就是请求人的MAC地址”。还要把对方的IP和MAC地址保存下来，下一次给A发报文的时候就不要询问，这个就是ARP表项。

与此同时，同一个局域网内的其他设备都会受到A发送的广播ARP请求以太帧，虽然他们不会回应，但是也会把A的IP和MAC地址保存下来，下次如果发送的话就不用发送ARP请求了。

上述的ARP学习过程是通过协议动态获取的，这样的表项叫做动态ARP，为了节省表项资源，ARP表项需要定期老化清楚。相对动态ARP，也可以手动ARP配置，这个叫做静态ARP表项。

我们知道，以太帧用于局域网通信，同样MAC地址只有在局域网内有效，所以只有当设备认为自己与对方处于同一个局域网时候，才会通过ARP协议请求对方的MAC地址，然后将报文直接或通过交换机发送给对端设备，这个过程叫做二层转发。否则，设备就不会将报文直接发送给对方，而是将报文发送给一个叫“网关”的设备，即路由器，通过网关转发处于另一个局域网的目的设备，这个过程叫做三层转发。

其实这里可以说一下，虽然ARP是处理的链路层的数据，可是它是网络层的协议，所以不是一个网段的话只能转发给网关，即使是连在一个交换机的两个IP地址。

最后的话说一下免费ARP吧，这个过程的话其实比较简单，就是明知故问。有什么用呢？？

当一个设备获得了一个IP或刚开机时候，为了确定自己的IP没有被局域网内的其他设备占用，通常会发送一个免费ARP请求，如果局域网内有其他设备已经使用该IP，就会回应一个ARP应答，于是发送免费ARP的设备就会给予系统提示(例如：IP地址冲突)。还有一种情况的话，就是设备IP对应的MAC地址发生了变化，免费ARP可以使得局域网被的其他设IP设备立刻刷新该设备的ARP表项。

今天就先到这里，2015年12月10日00:04:07。