Lvs原理及部署之ARP协议

Posted 2020-08-12

　1、什么使ARP协议

    ARP协议，全称"Address Resolution Protocol" ,中文名是地址解析协议，使用ARP协议可实现通过IP地址获得对应的物理地址（MAC地址）。
    在TCP/IP的网络环境下，每个联网的主机都会被分配一个32位的IP地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网络上传输，还必须要知道对方目的主机的物理地址（MAC）才行。这样就存在把IP地址转换成物理地址的地址转换的问题。
    我们以以太网环境为例说明，为了正确地向目的主机传送报文，必须把目的主机的32位IP地址转换成为目的主机48位以太网地址（MAC地址）。这就需要在互连层有一个服务或功能将IP地址转换为相应的物理地址（MAC地址），这个服务或者功能就是ARP协议。
    所谓的"地址解析"，就是主机在发送帧之前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证主机间互相通信的顺利进行。
ARP协议要求通信的主机双方必须在同在一个物理网段（即局域网环境）

 

2、ARP协议工作原理及过程

如上图所示
1、主机10.1.1.1向发送数据给主机10.1.1.2，检查缓存，发现没有10.1.1.2的MAC地址
2、主机10.1.1.1发送ARP广播
3、所有主机都接收到10.1.1.1的ARP广播，但只有10.1.1.2给10.1.1.1一个单播回复，并缓存10.1.1.1的MAC地址
4、主机10.1.1.1将10.1.1.2的MAC地址保存到缓存中，发送数据

 

2.1 ARP缓存表

　　在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都会有一个ARP缓存表（windows命令提示符里输入arp -a即可），表里的IP地址与MAC地址是一一对应的

有arp缓存表可以加快ARP的解析速度（减少广播风暴）。

arp缓存表，给恶意黑客带来的攻击服务器主机的风险，这就是arp欺骗或者arp攻击

3、为什么要使用ARP协议

　　OSI模型把网络工作分为七层，彼此不直接打交道，只通过接口（layer interface）。IP地址工作在第三层，MAC地址工作在第二层。当协议在发送数据包时，需要先封装第三层（IP地址），第二层（MAC地址）的报头，但协议只知道目的节点的IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二三层，所以用ARP协议服务。（ARP协议属于三层）

4、ARP在生产环境产生的问题和解决方法。

• ARP病毒、ARP欺骗
• 高可用服务器对切换时要考虑ARP缓存的问题。
• 路由器等设备无缝迁移时要考虑ARP缓存的问题，例如：换办公室的路由器。

5、ARP欺骗原理

　　ARP攻击就是通过伪造IP地址和MAC地址对实现ARP欺骗的，如果一台主机中了ARP病毒，那么它就能够在网络中产生大量的ARP通信量（它会以很快的频率进行广播），以至于使网络阻塞，攻击者只要持续不断的发出伪造的ARP响应包就能更改局域网中目标主机ARP缓存中的IP-MAC条目，造成网络中断或中间人攻击。

ARP攻击主要是存在于局域网网络中，局域网中若有一台计算机感染ARP木马，则感染该ARP木马的系统将会试图通过"ARP 欺骗"手段截获所在网络内其他计算机的通信信息，并因此造成网内其他计算机的通信故障。

6、服务器切换ARP问题

　　当网络中一台提供服务的机器宕机后，当在其他运行正常的机器添加宕机的机器的IP时，会因为客户端的ARP table cache的地址解析还是宕机的机器的MAC地址。从而导致，即使在其他运行正常的机器添加宕机的机器的IP，也会发生客户依然无法访问的情况。

　　解决方法是：当机器宕机，IP地址迁移到其他机器上时，需要通过arping命令来通过所有网络内机器清楚其本地的ARP table cache，从而使客户机访问时重新广播获取MAC地址。

　　这个在自己开发脚本实现服务器的高可用时要必须考虑的问题之一，几乎所有的高可用软件都会考虑这个问题。

ARP广播而进行新的地址解析