ARP协议

一、概念

ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。
根据TCP/IP层次模型，在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须知道目标主机的MAC地址。而在现实环境中，一般采用IP地址标示通信的对象，而ARP的功能就是提供IP地址与硬件地址之间的映射。ARP协议是自动进行的，主机和通讯设备会自动对自身的ARP缓存表进行更新。

 

对于TCP/IP协议，ARP协议提供了一种在IPv4地址和各种网络技术使用的硬件地址之间的映射。ARP仅用于IPv4、IPv6使用邻居发现协议，它被合并入ICMPV6中。

地址解析是发现两个地址之间的映射关系的过程。ARP是一个通用的协议，它被设计成支持多种地址之间的映射，但是目前几乎全部都是用来映射IP和以太网MAC地址。

ARP提供的是动态映射。他会自动执行和随时间变化，而不需要管理员重新配置。也就是说一台主机改变他网络接口卡，从而改变了他的硬件地址（但保留其分配的IP地址），ARP协议可以在一定的延时后继续正常运作。

当我们向一台目的主机发送信息时，它会首先判断这个主机是不是在同一个网段下。如果是在外网，则信息会交给网关；如果是在同一网络下，ARP才能工作。

注意：

（1）ARP只能在广播网络下适用，因为只有这样才能将消息交付给它连接的所有网络设备。

（2）ARP的广播只有同网络下能接收到。处在不同的VLAN下是不能接收到广播的。

二、使用ARP的四种情况

• 发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。
• 发送方是主机，要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。
• 发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。
• 发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。

三、ARP缓存

ARP高效运行的关键是维护每个主机和路由器上的ARP缓存。该缓存使用地址解析为每个接口维护IP到MAC地址的最新映射。

正常ARP缓存老化时间是20分钟（有效期）；每使用一次条目后，该条目会重启老化计时器。在一段时间内如果表中的某一行没有使用，就会被删除，这样可以大大减少ARP缓存表的长度，加快查询速度

ARP缓存的更新原理：

如果没有这个条目，接收到ARP请求后就更新上；

如果缓存中同IP已经有MAC地址了，在接收到ARP帧后，会比对，如果相同，则不理会；不同的话就更新。

 

以太网上的两台主机进行通讯时，双方必须知道对方的MAC 地址。IP网络中的每台主机都要维护IP 地址到MAC 地址的转换表，称为ARP 映射表（ARP缓存）。ARP 映射表中存放着最近用到的一系列与本主机通信的其他主机的IP 地址和MAC 地址的映射关系，每一条映射关系称为一条ARP 表项。

ARP表项分为静态表项和动态表项：

    （1）静态ARP 表项࿱