ARP协议
我们知道，当我们在浏览器里面输入网址时，DNS服务器会自动把它解析为IP地址，浏览器实际上查找的是IP地址而不是网址。那么IP地址是如何转换为第二层物理地址（即MAC地址）的呢？在局域网中，这是通过ARP协议来完成的。ARP协议对网络安全具有重要的意义。通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞。所以网管们应深入理解ARP协议。
一、什么是ARP协议 ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标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，以保证通信的顺利进行。 二、ARP协议的工作原理 在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表，表里的IP地址与MAC地址是一一对应的，如附表所示。 附表 我们以主机A（192.168.1.5）向主机B（192.168.1.1）发送数据为例。当发送数据时，主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了，也就知道了目标MAC地址，直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了；如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址，主机A就会在网络上发送一个广播，目标MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”，这表示向同一网段内的所有主机发出这样的询问：“192.168.1.1的MAC地址是什么？”网络上其他主机并不响应ARP询问，只有主机B接收到这个帧时，才向主机A做出这样的回应：“192.168.1.1的MAC地址是00-aa-00-62-c6 三、如何查看ARP缓存表 ARP缓存表是可以查看的，也可以添加和修改。在命令提示符下，输入“arp -a”就可以查看ARP缓存表中的内容了，如附图所示。 用“arp -d”命令可以删除ARP表中某一行的内容；用“arp -s”可以手动在ARP表中指定IP地址与MAC地址的对应。 四. ARP工作原理
4.1 ARP工作过程 当一个基于TCP/IP的应用程序需要从一台主机发送数据给另一台主机时，它把信息分割并封装成包，附上目的主机的IP地址。然后，寻找IP地址到实际MAC地址的映射，这需要发送ARP广播消息。当ARP找到了目的主机MAC地址后，就可以形成待发送帧的完整以太网帧头。最后，协议栈将IP包封装到以太网帧中进行传送。 如图1所示，描述了ARP广播过程。 图1 ARP广播 在图1中，当主机A要和主机B通信（如主机A Ping主机B）时。主机A会先检查其ARP缓存内是否有主机B的MAC地址。如果没有，主机A会发送一个ARP请求广播包，此包内包含着其欲与之通信的主机的IP地址，也就是主机B的IP地址。当主机B收到此广播后，会将自己的MAC地址利用ARP响应包传给主机A，并更新自己的ARP缓存，也就是同时将主机A的IP地址/MAC地址对保存起来，以供后面使用。主机A在得到主机B的MAC地址后，就可以与主机B通信了。同时，主机A也将主机B的IP地址/MAC地址对保存在自己的ARP缓存内。 4.2 ARP报文格式 ARP报文被封装在以太网帧头部中传输，如图2所示，是ARP请求协议报文头部格式。 图2 ARP请求协议报文头部格式 图2中黄色的部分是以太网（这里是Ethernet II类型）的帧头部。其中，第一个字段是广播类型的MAC地址：0XFF-FF-FF-FF-FF-FF，其目标是网络上的所有主机。第二个字段是源MAC地址，即请求地址解析的主机MAC地址。第三个字段是协议类型，这里用0X0806代表封装的上层协议是ARP协议。 接下来是ARP协议报文部分。其中各个字段的含义如下： 硬件类型：表明ARP实现在何种类型的网络上。 协议类型：代表解析协议（上层协议）。这里，一般是0800，即IP。 硬件地址长度：MAC地址长度，此处为6个字节。 协议地址长度：IP地址长度，此处为4个字节。 操作类型：代表ARP数据包类型。0表示ARP请求数据包，1表示ARP应答数据包。 源MAC地址：发送端MAC地址。 源IP地址：代表发送端协议地址（IP地址）。 目标MAC地址：目的端MAC地址（待填充）。 目标IP地址：代表目的端协议地址（IP地址）。 ARP应答协议报文和ARP请求协议报文类似。不同的是，此时，以太网帧头部的目标MAC地址为发送ARP地址解析请求的主机的MAC地址，而源MAC地址为被解析的主机的MAC地址。同时，操作类型字段为1，表示ARP应答数据包，目标MAC地址字段被填充以目标MAC地址。 4.3 ARP缓冲区 为了节省ARP缓冲区内存，被解析过的ARP条目的寿命都是有限的。如果一段时间内该条目没有被参考过，则条目被自动删除。在工作站PC的Windows环境中，ARP条目的寿命是2分钟，在大部分Cisco交换机中，该值是5分钟。 在工作站PC的Windows环境中，可以使用命令arp -a查看当前的ARP缓存，如图3所示。而在路由器和交换机中可以命令show arp完成相同的功能，如图4所示。 图3 Windows环境下，命令arp -a的输出 图4 路由器中show arp命令的输出 注意：ARP不能通过IP路由器发送广播，所以不能用来确定远程网络设备的硬件地址。对于目标主机位于远程网络的情况，IP利用ARP确定默认网关（路由器）的硬件地址，并将数据包发到默认网关，由路由器按它自己的方式转发数据包。 五. 反向ARP 反向ARP（Reverse ARP，RARP）用于把物理地址（MAC地址）转换到对应的 IP 地址。例如，在无盘工作站启动的时候，因为无法从自身的操作系统获得自己的IP地址配置信息。这时，无盘工作站可发送广播请求获得自己的IP地址信息，而RARP服务器则响应IP请求消息－为无盘工作站分配1个未用的IP地址（通过发送RARP应答包）。 反向ARP（RARP）在很大程度上已被BOOTP、DHCP所替代，后面这两种协议对RARP的改进是可以提供除了IP地址外的其它更多的信息，如默认网关、DNS服务器的IP地址等信息。 六. 代理ARP 代理ARP（PROXY ARP）也被称作混杂ARP（Promiscuous ARP）（RFC 925、1027）一般被像路由器这样的设备使用-- |