ARP（Address Resolution Protocol)：提供逻辑地址（IP地址）到物理地址（MAC地址）的映射。简单的说就是用IP地找到对应主机或设备的物理地址。
1.那么问题来了，为什么有IP地址还要用物理地址（MAC地址）？
TCP/IP详解这本书上没有说具体原因，只是解释了什么是IP地址，什么是物理地址。我综合各种资料和大神的回答总结了以下原因。
（1）IP地址容易修改和变动，具有随意性，不能在网络上固定标识一台设备。
（2）MAC地址一般情况出厂由厂家烧录到设备里，不易修改在局域网内容易唯一定位一台设备。
（3）从拓扑结构和分层上分析，IP地址属于网络层部分，主要功能实在广域网范围内寻址，选择最佳路由，而MAC地址在网络接口层要形成适合于在网络媒体上传输的数据帧。
2.用一个简单的例子来说明ARP的工作过程。假设web浏览器访问http：//10.0.0.1 ，并且假设目的主机和本地主机IP具有相同的网络前缀（就是在同一局域网内），后面会讲为什么。
（1）应用程序调用特殊的函数解析URL，检测是否包含主机名。
（2）应用程序要求TCP建立一条到10.0.0.1的连接（此时会发送IPV4数据报）。
（3）发送主机必须完成32位IP地址到物理地址的转换，发送主机查询本机的ARP缓存，若存在到目的主机物理地址的映射，则直接发送IP数据报。
（4）若不存在，这个时候就出现了ARP，发送主机向局域网发送一个ARP请求，注意这个请求是通过广播发送，内容大致是这样的，谁是10.0.0.1请告诉......（发送主机的IP）你的MAC地址。
（5）由于是广播，局域网内的所有主机会收到这个ARP请求，若请求中的目的IP地址是自己的IP地址，则向请求主机做出应答，这个应答是单播，同时学习到请求主机的IP地址和MAC地址，保存到自己的ARP缓存中。若IP地址不是自己的，则丢弃该请求消息。
（6）发送方接受到应答，将目的主机的IP和MAC地址保存到ARP缓存中，然后就能与目的主机进行通信了。
上面这个例子只是大致讲了以下在主机拥有IP地址的情况下与其他主机建立连接的大致过程（主要讲的是ARP，关于TCP连接后面会讲）。下面将一些细节一点的东西。
3.ARP缓存
ARP能够高效运行的关键就是维护每个主机和路由器的ARP缓存，ARP缓存主要存放了其他主机或设备的IP地址和MAC地址的映射，当然还有其他信息。Windows用户或者Linux用户可通过 arp命令查看本机缓存 arp -a命令显示所有条目。
4.ARP帧格式
图片摘自TCP/IP详解一书，大致解释一下阴影部分每个字段。
（1）硬件类型：该字段占2字节，指出硬件地址的类型，对于以太网该值通常为1。
（2）协议类型：指出协议地址（IP地址）的类型。
（3）硬件大小：指出硬件地址的大小，对于以太网该值通常为6，为啥为6啊，因为MAC地址就是由48位二进制构成的啊。
（4）发送方的硬件地址：指出发送方的物理地址，你不告诉对方人家凭什么给你啊。
（5）发送方的协议地址：就是发送方的IP地址，你不告诉人家你的IP地址，到时候人家怎么回复你。
（6）目的硬件地址：目的主机的硬件地址，对于ARP请求该字通常是0，对于ARP应答该字段就是目的主机的MAC地址。
（7）目的的协议地址：目的主机的IP地址，对于ARP请求，该地址是255.255.255.255这个地址大家都熟悉 ，对于ARP应答该字段为目的主机的IP地址。
其余字段涉及到链路层的帧，由于数据链路层我只看了个大概，没细看，先不讲。
5.代理ARP
严格的说ARP只能工作在同一子网，如果你要向其他子网主机通信怎么获得目的主机的MAC地址嘞，ARP请求只能在本地子网中广播。这个时候我们就要用到代理ARP了。
什么是代理ARP？
代理ARP就是一个设备（通常是路由器）回答不同主机的ARP请求，使请求主机认为做出响应的就是目的主机，其实目的主机根本不存在或者在很远的地方。当本地子网主机向其他子网主机通信时，路由器会对本地子网主机的ARP请求（广播）做出应答，注意路由器不会转发广播，ARP应答消息中，目的硬件地址不是目的主机的硬件地址而是路由器的硬件地址，目的协议地址是目的主机的IP地址，不是路由器的地址。说的通俗一点就是，你想和它通信，可以，你把你要发给他的数据发给我（路由器），我帮你转发给他，至于我怎么发你就不用管了，只要我给你转到就行。
代理ARP也称为混杂ARP或ARP黑客。用途：主要解决两个相互隐蔽物理网络的通信。
6.免费ARP
ARP除了上面讲的功能外还有一个功能，叫免费ARP。免费ARP？是不是感觉很奇怪，我也觉得很奇怪，我第一反应是难道发ARP请求还要钱？接下来我们讲讲什么是免费ARP。
免费ARP就发送主机发送ARP请求以寻求自己的地址。这种情况一般发生在主机刚启动，完成DHCP动态配置后（DHCP动态配置后面会讲到，只需要知道它是为主机分配IP地址的就行）。主机发送这个ARP有两个目的：
（1）检测本地网络中有没有其他主机和自己配置相同的IP地址。
（2）若发送主机的硬件地址改变，所有接受到这个ARP请求的主机会刷新自己的ARP缓存。就相当于告诉你，哎，我的升级了，麻烦记一下我现在的MAC地址。
免费ARP的第一个功能就是一个地址IP地址冲突检测（ACD）。
在地址冲突检测中有两种类型的消息：
（1）ARP探测分组：这是一个ARP请求分组，发送方将发送方IP地址设为0，这个分组用于查看发送主机选的这个候选IP地址是否被其他主机配置。将发送方IP地址设为0，是为了避免ARP缓存污染。就是其他主机把未确认IP和MAC地址映射存入自己的缓存中。
（2）ARP通告：发送方的协议地址为候选IP地址，它用于通告其他主机发送方正在使用候选IP地址。
主机建立新链路或者接入新网络时，通常先发送ARP探测分组，若主机没收到应答则发送ARP通告。
以上就是ARP地址解析协议。我也不知道讲明白没有，反正我是蒙了。
总结一下：
1.ARP的功能：请求MAC地址（主要），解决两个互相屏蔽的物理网络的通信，用于地址冲突检测。
2.注意：ARP只能用于IPV4，IPV6使用的是邻居发现协议。
ps:皮球专业不是计算机也不是网络，但是爱好计算机想自学计算机，最近学习计算机网络看了TCP/IP详解，学了记不住我把他放在里，一方面是为了做笔记，另一方面是希望大家帮我看看我理解的有没有问题，希望大家多多指点。