36 张图详解 ARP :网络世界没有我,你哪也别想去
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发布时间：2024-10-11 16:20
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时间：2024-10-13 06:21
ARP，是地址解析协议。根据设备的IP地址来查询对应MAC地址的协议。主机通过ARP查询到MAC地址后，将在ARP缓存表中增加映射表项，即IP地址和MAC地址的映射表项。
举个栗子：我想去腾讯总部（IP地址），但不知道具体位置（MAC地址），这时我就可以通过导航软件（ARP）找到腾讯大厦。
ARP原理：ARP是通过ARP请求和ARP响应报文确定MAC地址的。假如主机A向同一网段上的主机B发送数据。主机A的IP地址为10.0.0.1，主机B的IP地址为10.0.0.2，主机C的IP地址为10.0.0.3。它们都不知道对方的MAC地址。ARP地址解析过程如下：
如果每发送一个IP报文就要进行一次ARP请求，来确定MAC地址，那将会造成不必要的网络流量，通常的做法是用ARP表记录IP地址和MAC地址的映射关系。主机发送报文时，首先会查看它的ARP表，目的是为了确定是否是已知的设备MAC地址。如果有，就直接使用；如果没有，就发起ARP请求获取。不过，缓存是有一定期限的。ARP表项在老化时间（aging time）内是有效的，如果老化时间内未被使用，表项就会被删除。
ARP表项分为动态ARP表项和静态ARP表项：
代理ARP：ARP广播报文会被路由器隔离，没有默认网关、网段不同的主机相互通信时，连接这两个网络的路由器可以响应这个ARP请求，这个过程叫做代理ARP（Proxy ARP）。
主机A与另一个网段的主机B通信，主机A直接发送ARP请求，解析主机B的MAC地址。运行了代理ARP的路由器收到ARP请求后，代替主机A在20.0.0.0网段发出ARP请求，解析主机B的地址。
主机B收到路由器发出的ARP请求，发出ARP响应报文，告知自己的MAC地址是2222-2222-2222。路由器收到ARP响应后，也向主机A发送ARP响应，但目的MAC地址是与10.0.0.0网段连接的端口MAC地址是1010-1010-1010。主机A收到报文后，在ARP表中添加IP地址是20.0.0.1和MAC地址是1010-1010-1010的映射表项。
因此主机A会将所有要发送给主机B的数据发送给路由器，路由器再将其转发给主机B。反之亦然。
代理ARP功能屏蔽了分离的网络，主机不用修改IP地址和子网掩码就可以和现有的网络互通。让用户使用起来，跟在同一个网络上一样。代理ARP使用在主机没有默认网络，或没有任何路由的网络上，通常是那些不支持设定子网掩码的老设备。但代理ARP会转发ARP广播报文，造成网络效率低，不适合用于大规模网络。
RARP：RARP是将ARP反过来，从设备MAC地址获取IP地址的一种协议。通常是打印机等小型嵌入式设备接入网络时会用得到。
使用RARP需要搭建一台RARP服务器，在服务器上注册设备的MAC地址及IP地址。
免费ARP：免费ARP是一种特殊的ARP请求，它并非通过IP找到对应的MAC地址，而是当主机启动的时候，发送一个免费ARP请求，即请求自己的IP地址的MAC地址。
与普通ARP请求报文的区别在于报文中的目标IP地址。普通ARP报文中的目标IP地址是其它主机的IP地址；而免费ARP的请求报文中，目标IP地址是自己的IP地址。
免费ARP的作用：
ARP报文：ARP报文分为ARP请求报文和ARP应答报文，它们的报文格式相同，但是各个字段的取值不同。
ARP报文中各个字段的含义如下。
网络实战：ARP可以动态地进行地址解析，因此网络中的设备无需配置，只要有IP地址就可以自动获得MAC地址。但是静态ARP和代理ARP等是需要单独配置。下面我们代理ARP的实验。
代理ARP网络拓扑实验要求操作步骤功能验证：配置完成后，下面就要进行验证，检查功能是否生效、配置是否正确。在PC1上ping PC2的IP地址，进行连通性测试。
还可以抓包查看完整的报文交互过程，同时验证下理论知识是否正确。
