ARP基本原理

Posted 2022-02-06 正在努力中的杨Sir

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ARP报文格式

ARP请求和应答报文格式：

主要字段解释如下：
•Hardware Type：硬件地址的类型。对于以太网，该类型的值为“1”。
•Protocol Type：映射的协议地址类型。对于IP地址，该值为0x0800。
•Hardware Length：硬件地址长度。对于ARP请求或应答来说，该值为6。
•Protocol Length：协议地址长度。对于ARP请求或应答来说，该值为4。
•OP：操作类型。1表示ARP请求，2表示ARP应答。
•Ethernet Address of sender：发送方MAC地址。
•IP Address of sender：发送方IP地址。
•Ethernet Address of destination：接收方MAC地址。
•IP Address of destination：接收方IP地址。

ARP地址解析过程

ARP通过ARP请求和ARP应答这两个过程完成地址解析

• ARP请求过程
  
  HostA和HostB在同一个网段，HostA要向HostB发送信息。
  首先，HostA查看自己的ARP表，确定其中包含有HostB对应的ARP表项。
  如果找到了HostB对应的MAC地址，则HostA直接利用ARP表中的MAC地址，对IP数据包进行帧分钟，并将数据包 发送给HostB。
  如果HostA在ARP表中找不到对应的MAC地址，则将缓存该数据报文，然后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HostA的IP地址和MAC地址，目标IP地址为HostB的IP地址，目标MAC地址为全0的MAC地址。
  由于ARP请求报文以广播方式发送，该网段上的所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机（即HostB）会对该请求进行处理
• ARP应答过程
  
  HostB比较自己的IP地址和ARP请求报文中的目标IP地址，当两者相同时进行如下处理：
  将ARP请求报文中的发送端（即HostA）的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。之后以单播方式发送ARP响应报文发送给HostA，其中包含了自己的MAC地址。HostB向HostA发出一个包含其MAC地址和ARP响应报文
  HostA收到ARP响应报文后，将HostB的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将IP数据包进行封装后发送出去

ARP老化机制

• 高速缓存
  每台主机上都维护着一个高速缓存，这是ARP高效运行的一个关键。在这个高速缓存中，存放最近获得的IP地址和MAC的映射关系。
  发送发在每次发送报文时，都先在缓存中查找目标IP地址所对应的MAC地址。如果ARP缓存中有对应的AMC地址，主机就不会在发送ARP请求报文，而是直接将报文发至这个MAC地址。如果ARP缓存中没有对应的AMC地址时，主机才会发送广播的ARP请求报文
• 动态ARP表项的老化超时时间
  ARP告诉缓存中的表项一般都会设定一个定时器。当到达定时器的动态ARP表项的老化超时时间，设备进行老化探测，如果探测失败，删除该表项；否则，保留该表项
• 动态ARP表项的老化探测次数
  一条动态ARP表项老化之前，系统先进行探测，如果超过设置的探测次数后探测的目标主机仍没有应答，则此ARP表项将被删除
• 动态ARP表项的老化探测模式
  ARP表项老化之前，接口会发送ARP老化探测报文。老化探测报文可以是单播报文，也可以是广播报文。设备只在最后一次发送ARP老化探测报文是广播模式，其余均为单播模式发送

动态ARP

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时会删除响应的动态ARP表项

静态ARP

静态ARP是指IP地址和MAC地址之间有固定的映射关系，由网络管理员手动配置生成。