1 概述

2 ARP 地址解析协议

2.1 工作过程

• 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；
• 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，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。

2.2 报文格式

• 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。

2.3 ARP 命令

常见命令	描述
arp -a 或 arp -g	用于查看缓存中的所有项目
arp -a ip	如果有多个网卡，那么使用arp -a加上接口的IP地址，就可以只显示与该接口相关的ARP缓存项目
arp -s ip 物理地址	可以向ARP缓存中人工输入一个静态项目。该项目在计算机引导过程中将保持有效状态，或者在出现错误时，人工配置的物理地址将自动更新该项目
arp -d ip	使用该命令能够人工删除一个静态项目

3 扩展

3.1 网工软考真题

【2019上半年 - 22,23,24】ARP的协议数据单元封装在（22）中传送；ICMP的协议数据单元封装在（23）中传送，RIP路由协议数据单元封装在（24）中传送。
（1）A.以太帧
　　 B.IP 数据表
　　 C.TCP 段
　　 D.UDP 段
（2）A.以太帧
　　 B.IP 数据表
　　 C.TCP 段
　　 D.UDP 段
（3）A.以太帧
　　 B.IP 数据表
　　 C.TCP 段
　　 D.UDP 段

参考答案：22=A，23=B，24=D

【2018上半年 - 24,25】若主机hostA的MAC地址为aa-aa-aa-aa-aa-aa，主机hostB的MAC地址为bb-bb-bb-bb-bb-bb。由hostA发出的查询hostB的MAC地址的帧格式如下图所示，则此帧中的目标MAC地址为（24），ARP报文中的目标MAC地址为（25）。

(24) A.aa-aa-aa-aa-aa-aa
　　B.bb-bb-bb-bb-bb-bb
　　C.00-00-00-00-00-00
　　D.ff-ff-ff-ff-ff-ff
(25) A.aa-aa-aa-aa-aa-aa
　　B.bb-bb-bb-bb-bb-bb
　　C.00-00-00-00-00-00
　　D.ff-ff-ff-ff-ff-ff

参考答案：24=D，25=C
当主机A向本局域网内的主机B发送IP数据报的时候，就会先查找自己的ARP映射表，查看是否有主机B的IP地址，如有的话，就继续查找出其对应的硬件地址，在把这个硬件地址写入MAC帧中，然后通过局域网发往这个硬件地址。也有可能找到不到主机B的IP地址项目，在这种情况下，主机A就要运行ARP协议，广播ARP请求分组，去请求主机B的MAC。
mac帧中的mac地址不知道发给谁，所以广播选择全f，arp报文中不知道发给谁，先写全0，后面进行填充