图解 ARP协议工作流程

Posted 2022-09-13 流楚丶格念

文章目录

• • 概念
  • 工作原理
  • • 工作过程举例
  • ARP报文格式

概念

ARP（Address Resolution Protocol），即地址解析协议。ARP协议是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。

主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，局域网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存；由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。

总结：ARP协议即地址解析协议，是根据IP地址获取MAC地址的一个网络层协议。是网络层的协议。

工作原理

ARP首先会发起一个请求数据包，数据包的首部包含了目标主机的IP地址，然后这个数据包会在链路层进行再次包装，生成以太网数据包，最终由以太网广播给子网内的所有主机，每一台主机都会接收到这个数据包，并取出标头里的IP地址，然后和自己的IP地址进行比较，如果相同就返回自己的MAC地址，如果不同就丢弃该数据包。

ARP接收返回消息，以此确定目标机的MAC地址；与此同时，ARP还会将返回的MAC地址与对应的IP地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

工作过程举例

假如有四台主机：

• 主机A的IP地址为192.168.1.1，MAC地址为0A-11-22-33-44-01；
• 主机B的IP地址为192.168.1.2，MAC地址为0A-11-22-33-44-02；
• 主机B的IP地址为192.168.1.3，MAC地址为0A-11-22-33-44-03；
• 主机B的IP地址为192.168.1.4，MAC地址为0A-11-22-33-44-04；

当主机A要与主机B通信时，地址解析协议可以将主机B的IP地址（192.168.1.2）解析成主机B的MAC地址，以下为工作流程：

第1步：根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A
主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。
第2步：如果主机A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问192.168.1.2的硬件地址，从而将ARP
请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。

本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。

第3步：主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将主机A的IP地址和MAC地址映
射添加到本地ARP缓存中。

第4步：主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。

第5步：当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP
缓存。本机缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP通信了。

ARP报文格式

ARP报文格式如下所示：

各字段作用如下所示：

字段	说明
硬件类型	指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1；
协议类型	指明了发送方提供的高层协议类型，IP为0800（16进制）；
硬件地址长度和协议长度	指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用；
操作类型	用来表示这个报文的类型，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4；
发送方硬件地址（0-3字节）	源主机硬件地址的前3个字节；
发送方硬件地址（4-5字节）	源主机硬件地址的后3个字节；
发送方IP地址（0-1字节）	源主机硬件地址的前2个字节；
发送方IP地址（2-3字节）	源主机硬件地址的后2个字节；
目标硬件地址（0-1字节）	目的主机硬件地址的前2个字节；
目标硬件地址（2-5字节）	目的主机硬件地址的后4个字节；
目标IP地址（0-3字节）	目的主机的IP地址