地址解析协议（ARP）
1.作用
为什么主机需要有各自的ipv4地址和mac地址才能通信呢？
ip属于网络层，mac地址属于数据链路层。通过沿ip传输的路径是逻辑路径，由路由设备根据路由表进行转发，而一条逻辑路径包括多个数据链路。沿独立的数据链路传播的时候，就需要用到一种数据链路标识，以太网中的mac地址就起到这样的作用。
通常，主机刚开始发送数据的时候知道对方的ip地址，而不知道对方的mac地址。这时候就需要用到arp协议获悉到目的主机的mac地址，成功获悉到后便能正常封装数据包，并发送出去。
2.报文结构
3.代理ARP
代理arp被路由器作为向主机表明自身可用的一种手段。
当开启代理ARP的路由器接口收到一个arp请求后，会查看目的ip，是否能根据本地的路由表到达，若可到达，则将自身收到arp请求的接口的mac地址回复给请求节点，告诉其去往目的网络可往这里发送。若不可达，则无视。
静态路由与代理arp
R2的g0/2接口开启代理arp功能并有返回192.168.1.0/24的静态路由
当R1使用静态路由
ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 g0/0
pc0分别ping其他两台主机
R1的arp表
R2的g0/2口接口信息
分析：
PC0 ping PC1，R1转发数据包的时候，自身arp表中没有10.1.1.1地址对应的mac地址，于是发送一条arp广播请求，R2的g0/2接口收到arp请求，由于开启了代理arp，并且拥有到达目的网络的ip，所以将自己g0/2的mac地址回复给R1（请求者）。当PC0 ping PC2的时候，依然重复此步骤。
故R1的arp表中，10.1.1.1与10.1.1.2所对应的mac地址都是R2的g0/2口的mac地址。（如果arp表中多个ip地址映射到单一的mac地址往往是开启了代理arp）
使用跟出接口的静态路由，转发每一个报文都要发送arp查询，在MA网络中，如果ARP报文大量发送，易造成广播风暴。
若将R1的路由改为
ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 12.1.1.2
R1转发数据包之前，会先发送arp请求查询下一跳（12.1.1.2）的mac地址，之后这条路径就无需每次都发送arp查询。
4.无故（Gratuitous） ARP
主机偶尔会以自己的IPv4地址作为目标地址发送ARP请求，此为无故ARP，或称为免费ARP。其主要有两种作用：
- 用来检测网络中是否有ipv4地址冲突
- 用于通告一个新的数据链路标识符
将R1的ip地址先配置为192.168.1.1/24，再配置成192.168.1.3/24。
通过抓包分析可知：gratuitous arp是一个replay arp，操作码值为2，其发送者和接受者皆为自身。 路由器每次更改接口ip地址的时候，都会发送一个gratuitous arp来避免ip冲突。另外，windows和linux启动后都会发送无故arp。
若将R2的f0/0的ip地址也改为192.168.1.3,则会出现地址冲突错误。
如果不解决这个问题，路由器会继续一直发送gratuitous arp......
5.反向ARP（RARP）
RARP作用是将数据链路标识符映射为ipv4地址，早期的无盘工作站中会使用到。不过RARP在很大程度上被DHCP和BOOTP的扩展协议所替代，他们能提供更多的信息。