曾续缘

切换主题

地址解析协议（ARP）是网络通信中一个基础而关键的协议，它属于OSI模型的第二层（数据链路层）。ARP的主要功能是将网络层的IP地址解析为数据链路层的物理地址，通常是一个MAC地址。这一过程称为地址解析，它是网络设备进行通信的基础之一。

ARP的主要功能 ​

IP地址到MAC地址的映射：当一台设备想要向另一台设备发送数据包时，它需要知道目标设备的MAC地址。

缓存机制：ARP维护了一个ARP缓存表，记录最近查询过的IP地址及其对应的MAC地址，以减少广播查询的需求。

ARP消息格式 ​

  • 硬件类型：指明了发送者的网络类型，以太网的值为1。
  • 协议类型：表示使用的协议类型，对于IPv4，这个值为0x0800。
  • 硬件地址长度和协议地址长度：对于以太网和IPv4，这两个值分别为6和4。
  • 操作码：1表示ARP请求，2表示ARP响应。
  • 发送者的硬件地址和协议地址：发送者的MAC地址和IP地址。
  • 目标硬件地址和协议地址：在ARP请求中，目标硬件地址全为0，目标协议地址为想要查询的IP地址；在ARP响应中，这两个字段被填入响应者的MAC和IP地址。

ARP的工作流程 ​

  1. ARP请求的发起：
    • 当一个设备（例如电脑A）需要向同一局域网内的另一个设备（例如电脑B）发送数据包时，它会首先检查自己的ARP缓存表，以确定电脑B的IP地址是否已经映射到了一个MAC地址。
    • 如果在ARP缓存表中没有找到对应的MAC地址，电脑A会发起一个ARP请求。
  2. 构建ARP请求包：
    • 电脑A构建一个ARP请求包，其中包括以下信息：
      • 发送者的硬件地址（电脑A的MAC地址）。
      • 发送者的IP地址（电脑A的IP地址）。
      • 目标的IP地址（电脑B的IP地址）。
      • 一个操作码，表明这是一个ARP请求。
  3. 广播ARP请求：
    • 由于电脑A不知道电脑B的MAC地址，它会将ARP请求包作为广播发送到局域网内的所有设备（在同一子网内的设备）。
  4. ARP响应：
    • 局域网内的所有设备都会收到这个ARP请求，但只有目标IP地址与电脑B的IP地址相匹配的电脑B会处理这个请求。
    • 电脑B收到ARP请求后，它会构建一个ARP响应包，其中包括以下信息：
      • 发送者的硬件地址（电脑B的MAC地址）。
      • 发送者的IP地址（电脑B的IP地址）。
      • 目标的硬件地址（电脑A的MAC地址）。
      • 目标的IP地址（电脑A的IP地址）。
      • 一个操作码，表明这是一个ARP响应。
  5. 单播ARP响应：
    • 电脑B将ARP响应包单播发送回电脑A。
  6. 更新ARP缓存表：
    • 电脑A收到ARP响应后，会从响应中提取电脑B的MAC地址，并将其与对应的IP地址映射关系存储在自己的ARP缓存表中。
    • 这个映射关系会被缓存一段时间，以供后续通信使用。
  7. 数据包的发送：
    • 现在电脑A已经知道了电脑B的MAC地址，它可以将数据包封装并发送到局域网内的电脑B。

整个ARP过程是动态的，并且是自动进行的，不需要用户的干预。ARP缓存表中的条目通常有一个生存时间（TTL），过了这个时间，条目会被清除，以保持缓存表的有效性和最新性。如果电脑A再次需要向电脑B发送数据包，并且ARP缓存表中的条目已经过期，那么电脑A会重新发起ARP请求。

ARP缓存 ​

ARP缓存是一个存储在主机内存中的临时数据库，用于存储最近使用的IP地址到MAC地址的映射。每个条目都有一个过期时间，过期后该条目会被自动删除。这有助于防止ARP缓存表过于臃肿，并确保信息的新鲜度。

ARP缓存的查看与管理 ​

在大多数操作系统中，用户可以通过命令行工具查看和管理ARP缓存。例如，在Linux系统中，可以使用arp -a命令来查看ARP缓存；而在Windows系统中，则可以使用arp -a命令。