ARP协议报文格式及ARP表简述

目录

1 ARP协议报文概述

1.1 ARP/RARP报文格式

1.2 ARP报文抓包

1.2.1 arp请求

1.2.2 arp应答

2 ARP映射表

2.1 动态ARP表项

2.2 静态ARP表项

2.3 短静态ARP表项

2.4 长静态ARP表项

3 ARP攻击（mac地址欺骗）

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1 ARP协议报文概述

ARP（Address Resolution Protocal，地址解析协议）是将IP地址解析为以太网的MAC地址（或者称为物理地址）的协议。在局域网中，当主机或其他网络设备有数据要发送给另一个主机或设备时，它必须知道对方的网络层地址（即IP地址）。但是仅仅有IP地址还是不够的，因为IP数据报文必须封装成帧才能通过物理网络发送，因为发送站还必须有接收站的物理地址，所以需要一个从IP地址到物理地址的映射。ARP就是实现这个功能的协议。

1.1 ARP/RARP报文格式

ARP是一个独立的三层协议，所以ARP报文在向数据链路层传输时不需要经过IP协议的封装，而是直接生成自己的报文，其中包括ARP报头，到数据链路层后再由对应的数据链路层协议（如以太网协议）进行封装。ARP报文分为ARP请求和ARP应答报文两种，它们的报文格式可以统一为下图所示。

• 硬件类型：占两字节，表示ARP报文可以在哪种类型的网络上传输，值为1时表示为以太网地址。
• 上层协议类型：占两字节，表示硬件地址要映射的协议地址类型，映射IP地址时的值为0x0800。
• MAC地址长度：占一字节，标识MAC地址长度，以字节为单位，此处为6。
• IP协议地址长度：占一字节，标识IP得知长度，以字节为单位，此处为4。
• 操作类型：占2字节，指定本次ARP报文类型。1 标识ARP请求报文，2 标识ARP应答报文，3 标识RARP请求报文，4 标识RARP应答报文。
• 源MAC地址：占6字节，标识发送设备的硬件地址。
• 源IP地址：占4字节，标识发送方设备的IP地址。
• 目的MAC地址：占6字节，表示接收方设备的硬件地址，在请求报文中该字段值全为0，即00-00-00-00-00-00，表示任意地址，因为现在不知道这个MAC地址。
• 目的IP地址：占4字节，表示接受方的IP地址。

ARP报文不是直接在网络层上发送的，它还是需要向下传输到数据链路层，所以当ARP报文传输到数据链路层之后，需要再次进行封装。以以太网为例，ARP报文传输到以太网数据链路层后会形成ARP帧。ARP帧如下图所示，他就是在ARP报文前面加了一个以太网帧头。

以太网帧头的三个字段说明

• 目的MAC地址：占6字节，如果是ARP请求帧，因为它是一个广播帧，所以要填上广播MAC地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF），其目标主机是网络上的所有主机。
• 源MAC地址：占6字节，这是发送ARP帧的节点MAC地址。
• 帧类型：占两字节，这里用来标识帧封装的上层协议，因为本帧的数据部分是ARP报文，所以直接用ARP的协议号 0x0806 表示就可以了，而RARP的类型帧为0x8035。

1.2 ARP报文抓包

1.2.1 arp请求

1.2.2 arp应答

2 ARP映射表

无论是主机，还是交换机都会有一个用来缓存同一网段设备IP地址和MAC地址的ARP映射表，用于数据帧的转发。设备通过ARP解析到目的MAC之后，将会在自己的ARP映射表中增加IP地址到MAC地址的映射表，以用于后续到同一目的地数据帧的转发。ARP表项分为动态ARP表项和静态ARP表项。

[root@Node_A ~]# arp
Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
10.228.90.1              ether   74:4a:a4:0f:07:fc   C                     eth9
10.228.90.12             ether   00:22:93:75:9c:85   C                     eth9---|
1.1.0.3                  ether   96:42:4f:e5:e5:31   CM                    tap0   |
10.228.90.44             ether   74:85:c4:b0:31:65   C                     eth9   |
192.168.1.12             ether   00:22:93:75:9c:85   C                     eth9---|
[root@Node_A ~]#

注意：arp表以ip地址为单位，当出现外部 pc的一个接口上配置两个 ip 地址时，本端会有两条arp表项，如上所示：192.168.1.12 、10.228.90.12均属同一个网口。

2.1 动态ARP表项

动态ARP表项由ARP协议通过ARP报文自动生成和维护，可以被老化，可以被新的ARP报文更新，也可以被静态ARP表项所覆盖。当到达老化时间或接口关闭时会删除相应的动态ARP表项。

2.2 静态ARP表项

静态ARP表项通过手工配置（通过对应设备的IP地址与MAC地址绑定命定进行）和维护。不会被老化，也不会被动态ARP表项覆盖。配置静态ARP表项可以增加通信的安全性，因为静态ARP可以限定和指定IP地址的设备通信时只使用指定的MAC地址（也就是我们通常所说的IP地址和MAC地址的绑定），此时攻击报文无法修改此表项的IP地址和MAC地址的映射关系，从而保护了本设备和指定设备间正常通信。静态ARP表项又分为短静态ARP表项和长静态ARP表项

2.3 短静态ARP表项

在配置短静态ARP表项时，只需要配置IP地址和MAC地址项。如果出接口是三层以太网接口，短静态ARP表项可以直接用于报文转发；如果出接口是VLAN虚接口，短静态ARP表项不能直接用于报文转发，当要发送IP数据包时，先发送ARP请求报文，如果收到的相应报文中的源IP地址和源MAC地址与所配置的IP地址和MAC地址相同，则将接受ARP响应报文的接口加入该静态表项中，之后就可以用于IP数据包的转发了。

2.4 长静态ARP表项

在配置长静态ARP表项时，除了配置IP地址和MAC地址项外，还必须配置该ARP表所对应的VLAN（虚拟局域网）和出接口。也就是长静态ARP表项同事绑定了IP地址、MAC地址、VLAN和端口，可以直接用于报文转发。

3 ARP攻击（mac地址欺骗）

以下转载《ARP原理和ARP***》

ARP--在TCP/IP协议栈中，最不安全的协议莫过于ARP了，我们经常听到的网络扫描，内网渗透，流量欺骗等等，他们基本上都与ARP有关系，甚至可以说，他们的底层都是基于ARP实现的。但是ARP的是实现仅需一问一答的两个包即可，实现上很简单。

我们知道，当PC1对PC2正常通信的时候（先别管攻击者PC3），PC2、PC1会先后建立对方的IP和MAC地址的映射（即建立ARP缓存表），同时对于交换机而言，它也具有记忆功能，会基于源MAC地址建立一个CAM缓存表（记录MAC对应接口的信息），理解为当PC1发送消息至交换机的Port1时，交换机会把源MAC（也就是MAC1）记录下来，添加一条MAC1和Port1的映射，之后交换机可以根据MAC帧的目的MAC进行端口转发，这个时候PC3只是处于监听状态，会把PC1的广播丢弃。

正常的PC3会把广播包丢弃，同样的PC3可以抓住这一环节的漏洞，把不属于自己的广播包接收，同时回应一个虚假的回应包，告诉PC1我就是PC2（IP2-MAC3），这样PC1会收到两个回应包（一个正确的IP2-MAC2，一个虚假的IP2-MAC3），但是PC1并不知道到底哪个是真的，所以PC1会做出判断，并且判断后到达的为真，那么怎么让虚假的回应包后到达呢，PC3可以连续不断的发送这样的回应包，总会把哪个正确的回应包覆盖掉。

而后PC1会建立IP2-MAC3这样一条ARP缓存条目，以后当PC1给PC2发送信息的时候，PC1依据OSI模型从上至下在网络层给数据封装目的IP为IP2的包头，在链路层通过查询ARP缓存表封装目的MAC为MAC3的数据帧，送至交换机，根据查询CAM表，发现MAC3对应的接口为Port3，就这样把信息交付到了PC3，完成了一次ARP攻击。

如果ARP攻击严重话，会导致同一个局域网（也是同一个广播域）的所有主机的ARP缓存表中都存放着错误的IP和MAC的映射，如上图，每台主机的ARP缓存表中，不论哪个IP，都会映射到攻击者的MAC地址MAC1上，这样该局域网内的所有主机的消息都发送到Hacker的主机上。