协议分析 | Arp协议_arp协议分析

目录

1、Arp协议介绍

2、ARP 缓存

3、ARP命令

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1、Arp协议介绍

<1>是什么

• arp协议是地址解析协议

• ARP 协议通过 IP 地址向 MAC 地址的转换，解决网际层和网络访问层的衔接问题

  • （网际层是 TCP/IP 协议簇四层模型中的底层，是数据链路层和物理层的整合）

• 由于 IP 地址和 MAC 地址定位方式不同，ARP 协议成为数据传输的必备协议。

  • 主机发送信息前，必须通过 ARP 协议获取目标 IP 地址对应的 MAC 地址，才能正确地发送数据包。

<2>目的

• 将一个已知的ip地址解析为MAC地址

  • 在网络访问层中，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行通信，需要通过 MAC 地址进行定位，然后才能进行数据包的发送。而在网络层和传输层中，计算机之间是通过 IP 地址定位目标主机，对应的数据报文只包含目标主机的 IP 地址，而没有 MAC 地址。因此，在发送之前需要根据 IP 地址获取 MAC 地址，然后才能将数据包发送到正确的目标主机，而这个获取过程是通过 ARP 协议完成的。

<3>为什么

• 将一个二层数据进行封装时，需要去封装目的的MAC地址，就需要去获取目的MAC地址

• 同网段通信需要知道目的主机的MAC，不同网段通信需要知道自己网关的MAC

<4>原理

• 源主机发送arp广播请求，同网段所有主机会收到。目标主机收到后会单播回应

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• 如上图所示主机A与主机B进行通信，需要获取其MAC地址，基本流程如下:

  • 主机A以广播形式向网络中所有主机发送ARP请求，请求包中包含了目标IP地址192.168.1.2。

  • 主机B接收到请求，发现自己就是主机A要找的主机，返回响应，响应包中包含自己的MAC地址，其他主机收到默认将丢弃。

  • 第一个包如下所示：ARP 请求包，A主机只知道B主机的 IP 地址，不知道 MAC 地址，以广播的方式发送 ARP 请求，物理地址不知道，用 6 组 0 进行填充

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  • 第二个包如下所示：ARP回应包，这时候 B 主机收到了 A 主机的请求报文，根据 IP 地址发现是在请求自己的 MAC 地址，从而做出回应

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<5>什么地方用

• 在网络通信的第一个阶段用

<6>注意点

• 由于IP地址和MAC地址定位方式不同，ARP 协议成为数据传输的必备协议。主机发送信息前，必须通过ARP协议获取目标IP地址对应的MAC地址，才能正确地发送数据包。

<7>报文字段

• Hardware type: Ethernet (1) 硬件类型（标识的是计算机网络中的网络接口，一般为以太网接口）

• Protocol type: IPv4(Ox0800) 协议类型（标识使用ip协议，目前使用的基本都是ipv4地址）

• Hardware size: 6 硬件长度（标识硬件{MAC}地址长度）

• Protocol size: 4 协议长度（标识协议{IPV4}地址长度）

• Opcode: request(1)或者reply(2) 操作代码（标识是一个请求还是响应报文)

• Sender MAC address: VMware 5e:1b:e5 (00:0c:29:5e:1b:e5)

• Sender IP address: 192.168.211.133

2、ARP 缓存

• 为了避免重复发送 ARP 请求，每台主机都有一个 ARP 高速缓存。当主机得到 ARP 响应后，将目标主机的 IP 地址和物理地址存入本机 ARP 缓存中，并保留一定时间。只要在这个时间范围内，下次请求 MAC 地址时，直接查询 ARP 缓存，而无须再发送 ARP 请求，从而节约了网络资源。

3、ARP命令

• Windows 系统中使用

  #显示当前 ARP 项
  arp -a
  #清空 ARP 缓存，包括静态绑定 
  arp -d
  #添加静态绑定
  arp -s IP地址 MAC地址    举例：arp -s 192.168.1.2 00-0c-29-30-2d-24
  netsh -c “i i” add neighbors 192.168.233.169 00-0c-29-30-de-99
  

• 思科设备上使用

  #查看 ARP 缓存表
  Router#show arp
  Protocol  Address          Age (min)  Hardware Addr   Type   Interface
  Internet  192.168.1.1             0   0001.C730.2735  ARPA   GigabitEthernet0/0
  Internet  192.168.1.254           -   0030.A3D9.E201  ARPA   GigabitEthernet0/0
  #清除 ARP 缓存
  Router#clear arp-cache        //在模拟器上体现不明显
  #静态绑定 IP 和 MAC 对应关系
  Router(config)#arp 192.168.1.1 0001.C730.2735 arpa        //PT软件中不支持，可以使用 GNS3 来进行操作