计算机网路之ARP协议初见

Posted 2020-10-01 future_liu

今天在做题的时候发现ARP协议不是很懂，于是我去搜了一些资料，学习了一下，这里记录一下自己的总结。

 一、为什么会有ARP协议的产生呢？

答：这是因为在直接相连的网络中，两个节点是利用彼此的MAC地址互相传送帧的。但是当网络层数据报交付给源端系统时，该端系统只能获得目的端系统的ip地址，依然不能进行数据的传送，所以需要一个协议来根据已知的ip地址获得对应得MAC地址，这个时候就产生了ARP协议，ARP协议将解析到的目的IP和MAC地址存储在本地的ARP缓冲中（地址映射表），供下次使用。ARP全称是：Address Resolution protocol (地址解析协议）。

二、ARP适用于哪些场景呢？

答：1. 两个端系统位于同一个子网,这种情况下只需要简单的进行子网内部的ARP即可获得目的MAC地址；2. 两个端系统位于不同的子网内部，需要在路由器之间进行转发，比前一个复杂，不过依然使用的是ARP协议。

三、地址解析需要哪些步骤？

答：1.两个端系统在同一个子网内部时：

                                      源端系统A的IP：10.10.10.1

                                      源端系统A的MAC：11-11-11-11-11-11

                                      目的端系统B的IP：10.10.10.3

                                      目的端系统B的MAC：22-22-22-22-22-22

a.首先在源端系统的ARP缓冲中查找是否有目的端的地址映射表，如果有，那么就可以直接传送数据而不用ARP解析地址

b.如果没有的话，那么源端系统A以广播的方式发起一个ARP请求分组，ARP请求分组的内容是：“我的IP地址是10.10.10.1，MAC地址是11-11-11-11-11-11，请IP地址为10.10.10.3的端系统告诉我你的MAC地址“

c.子网中所有运行ARP进程的端系统都会收到这个ARP请求分组，如果其他的端系统收到后检查不是自己的IP，便会丢弃该ARP请求

d.如果端系统B收到后。检查发现是自己的IP地址，B就会响应A的请求，给A单播自己的MAC地址，回应的内容大致是：“我的IP地址是10.10.10.3，MAC地址是22-22-22-22-22-22”。并且将A的IP和MAC地址存储在B的ARP缓冲中

e.端系统A收到端系统B给自己的响应分组后，将B的IP到MAC地址的映射存储在本地的ARP表中

当下次A再次向B发送数据时，就不用再执行上边的ARP过程了。

2.两个端系统位于不同的子网内部时：

     　　　　　　源端系统A的IP地址：10.10.10.1

                          源端系统A的MAC地址：11-11-11-11-11-11

                          所在的路由器左接口的IP：10.10.10.4

                          所在的路由器左接口的MAC：44-44-44-44-44-44

　　　　　　　 所在路由器右接口的IP地址：10.10.11.6

                          所在路由器右接口的MAC地址：66-66-66-66-66-66

                          目的端系统B的IP地址：10.10.11.5

                          目的端系统B的MAC地址：55-55-55-55-55-55

a.端系统A首先利用子网的网络地址和目的端所在的网络地址进行比较，发现并没有在一个子网内，因此，端A首先将获得路由器的左接口的MAC地址，因为他本身配置默认网关的IP地址，所以A以广播的形式发起一个ARP请求，获得了网关（路由器的左接口）的MAC地址

b.端系统A与该路由器的左接口进行数据帧的传送（包括了A向B的ARP请求，有自己的IP、MAC、还有目的B的IP）

c.该子网的路由器适配器发现有链路层数据帧寻址，就将此数据帧向上传递给路由器的网络层，此时，该路由器通过路由转发表将该数据报转发到了正确的接口（路由器的右接口）

d.右接口将ARP数据报中的目的IP与该子网内的网络地址进行比较，发现是同一子网，于是该接口以广播的形式发起一个ARP请求，接收到B的MAC地址后，路由器右侧的接口向端系统B发送数据帧。

至此，完成了源端系统向目的端系统发送数据的过程。

注意：如果源端系统和目的端系统之间有多个路由器的话，可多次重复步骤3

四、ARP表中的地址映射是固定的吗？或者说如果是固定的话会不会有其他的隐患呢？

答:ARP表中的地址需要动态的更新，不是固定的。必然存在隐患。为什么呢？一端系统接口的MAC地址是固定的，但是IP地址一定是固定的吗？当然不是；二、端系统更换接口卡，或者一个端系统未开机的情况下，他的地址映射表是变化的，所以我们需要动态的更新映射的内容。如果该映射表中的内容是固定不变的话，那么如果一个端系统C改变了自己使用的网络适配器，那么当端系统A向端系统C发送数据帧时，就会发送到以前的MAC地址上，造成通信失败，故ARP协议中采用了寿命值的方法对存储的ARP表中的映射进行设置寿命（TTL 值为10～20分钟），超时就会从ARP表中删除该表项，重新进行ARP过程。

五、ARP有没有什么风险？

答：有，因为这个协议建立在端系统之间相互信任的基础上，所以当ARP请求发起时，端系统之间会不用检查直接存储在本地的ARP缓冲中，这样就有攻击者趁机进行ARP欺骗。首先，它会以目的端系统对ARP请求进行响应，将自己的AMC地址发送给源端系统，而源端系统接收到MAC地址后又不会进行检查，而是直接将IP和MAC的映射存储在本地的缓冲中，这样以后每次源端向目的端发送数据帧，都会经过攻击者的端系统。这个就是著名的ARP欺骗。

六、有没有什么措施可以防御ARP欺骗的？

答：1.不要将信任建立在IP或者AMC上，而应该建立在IP+MAC上

       2.管理员定期用响应的IP包中获得一个RARP请求，然后检查ARP响应的真实性

       3.使用硬件屏蔽主机，设置好路由，确保IP地址到达合法的路径，注意：使用交换集线器和网桥无法阻止ARP欺骗

       4.使用防火墙链接监控网络

       5.若感染了ARP病毒，可以清空ARP缓存、指定ARP对应关系、添加路由信息、使用防病毒软件等方式解决。

七、什么是RARP？

答:反向地址转换协议，是局域网的物理机器从网关服务器的ARP表中或者缓存中根据MAC地址请求IP地址的协议，其功能与地址解析协议相反。