3.7.3、ARP协议（网际层）
地址解析协议 ARP
1、工作原理
在共享总线型的以太网中
为了简单起见：只有各主机所配置的 IP 地址和其网卡上固化的 MAC 地址
假设主机 B 要给主机 C 发送数据包
主机 B 知道主机 C 的 IP 地址，但是不知道 C 的 MAC 地址
- 因此，主机
B的数据链路层在封装MAC帧时，就无法填写目的MAC地址字段，进而也就无法构建出要发送的MAC帧
实际上，每台主机都会有一个 ARP 高速缓存表
-
其中记录有
IP地址和MAC地址的对应关系 -
例如：主机
A的IP地址与MAC地址的对应关系
主机 B 要给主机 C 发送数据包时
-
会首先在自己的
ARP高速缓存表中查找主机C的IP地址对应的MAC地址，但是未找到
因此，主机 B 需要发送 ARP 请求报文来获取主机 C 的 MAC 地址
- （通过
广播来根据获取目的主机IP获取其MAC地址）
ARP 请求报文的内容：
- 我的
IP地址为 192.168.0.2192.168.0.2192.168.0.2 - 我的
MAC地址为 00−E0−F9−A3−43−7700-E0-F9-A3-43-7700−E0−F9−A3−43−77 - 我想知道
IP地址为 192.168.0.3192.168.0.3192.168.0.3 的主机的MAC地址
注意：
-
这里以比较通俗的语言描述其内容，实际上
ARP地址有具体的格式 -
ARP请求报文封装在MAC帧中发送，目的地址为广播地址
主机 B 发送封装有 ARP 请求报文的广播帧
总线上的其他主机都能收到该广播帧
-
主机
A的网卡收到该广播帧后，将其交给上层处理- 上层的
ARP进程解析ARP请求报文 - 发现所询问的
IP地址不是自己的IP地址，因此不予理会
- 上层的
-
主机
C的网卡收到该广播帧后，将其交给上层处理-
上层的
ARP进程解析ARP请求报文 -
发现所询问的
IP地址正是自己的IP地址，需要进行响应 -
主机
C首先将ARP请求报文中所携带的主机B的IP地址与MAC地址记录到自己的ARP高速缓存表中 -
然后给主机
B发送ARP响应报文，已告知自己的MAC地址
-
ARP 响应报文的内容：
- 我的
IP地址为 192.168.0.3192.168.0.3192.168.0.3 - 我的
MAC地址为 00−0C−CF−B7−4A−8200-0C-CF-B7-4A-8200−0C−CF−B7−4A−82
注意：
-
这里以比较通俗的语言描述其内容，实际上
ARP地址有具体的格式 -
ARP响应报文封装在MAC帧中发送，目的地址为主机B的MAC地址
主机 C 发送封装有 ARP 响应报文的单播帧
总线上的其他主机都能收到该单播帧
- 主机
A的网卡收到该单播帧后，发现其目的MAC地址与自己的MAC地址不匹配- 直接丢弃该帧
- 主机
C的网卡收到该广播帧后，发现其目的MAC地址就是自己的MAC地址（数据链路层）- 将其交给上层（网络层）处理
- 上层的
ARP进程解析ARP响应报文 - 将其所包含的主机
C的IP地址与MAC地址记录到自己的ARP高速缓存表中
主机 B 现在可以给主机 C 发送之前想发送的数据包了
ARP 请求的广播帧和 ARP 响应的单播帧是不同的
- 对于请求，每个主机都会接受并检查其
IP地址是不是自己的IP地址 - 对于响应，每个主机会根据
MAC地址接不接收该帧
2、ARP 高速缓存表记录类型
ARP 高速缓存表中的每一条记录都有其类型
-
动态
- 记录是主机自动获取到的，生命周期默认为 222 分钟
- 当生命周期结束时，该记录将自动删除
- 原因：
IP地址与MAC地址的对应关系并不是永久性的- 例如：主机的网卡坏了，当更新新的网卡后，主机的
IP地址并没有改变，但主机的MAC地址改变了
- 例如：主机的网卡坏了，当更新新的网卡后，主机的
-
静态
- 用户或网路维护人员手工配置的，不同操作系统下的生命周期不同，
- 例如：系统重启后不存在或系统重启后依然有效。
- 用户或网路维护人员手工配置的，不同操作系统下的生命周期不同，
3、APR 的作用范围
主机 H1 是否可以更用 ARP 协议获取到主机 H2 的 MAC 地址？
否定的。
ARP协议只能在一段链路或一个网络上使用，而不能跨网络使用
对于本例，ARP 协议的使用是逐段链路进行的
4、说明
除 ARP 请求和响应外，ARP 还有其他类型的报文
- 例如：用于检查
IP地址冲突的 “ 无故ARP、免费ARP(Gratuitous ARP) ” ;
ARP 没有安全验证机制,存在 ARP 欺骗(攻击)问题。
- 因为其他主机给它发送
ARP请求的广播帧时，都会接受该广播帧，然后返回给自己的IP地址和MAC地址