ARP地址解析原理

摘自：《深入理解计算机网络》 王达著 机械工业出版社
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ARP地址解析原理

在上图中，现假设主机A和B在同一个网段（均位于192.168.1.0/24网段） ，主机A要向主机B发送信息。主机A和主机B的IP地址和MAC地址均在图中已有标识，此时主机A已知道主机B的IP地址，要想获得主机B的MAC地址，棘突的地址解析流程如下。

同一网段的ARP地址解析流程

1. 主机A首先查看自己的ARP表（它是一个IP地址与MAC地址的映射表），确定其中是否包含有主机B的IP地址和对应的MAC地址。如果找到了对应的MAC地址，则主机A直接利用ARP表中的MAC地址对IP数据包进行帧封装，并将数据包发送给主机B。
2. 如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址，则先缓存该数据报文，然后以广播方式（目的MAC地址为广播地址——FFFFFF，任意网段的节点都可以接受到）发送一个ARP请求报文。ARP请求报文中的发送端（源）IP地址和发送端MAC地址分别为主机A的IP地址（192.168.1.1）和MAC地址（0002-6779-0F4C），目的IP地址和目的MAC地址为主机B的IP地址（192.168.1.2）和全0的MAC地址。因为ARP请求报文是以广播方式发送，所以该网段上的所有主机都可以接收到该请求包，但只有其IP地址与目的IP地址一致的主机B才会对该请求进行处理。
3. 主机B将ARP请求报文中的发送端（即主机A）的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。然后以单播方式向主机A发送一个ARP相应报文，应答报文中就包含了自己的MAC地址，也就是原来在请求报文中要请求的目的MAC地址。
4. 主机A收到来自主机B的ARP响应报文之后，将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将原来缓存的IP数据包再次修改（在目的MAC地址字段填上主机B的MAC地址）后发送出去。

不同网段的ARP地址解析流程

1. 如果主机A不知道网关的MAC地址（也就是主机A的ARP表中没有网关对应的MAC地址表项），则主机A先在本网段中发出一个ARP请求广播，ARP请求报文中的目的IP地址为网关的IP地址，代表其目的就是想获得网关的MAC地址。如果主机A已经知道网关的MAC地址，则略过此步。
2. 网关收到ARP广播包后同样会向主机A发回一个ARP应答包。当主机A收到的应答包中获得网关的MAC地址后，在主机A向主机B发送的原报文的目的MAC地址字段填上网关的MAC地址后发给网关。
3. 如果网关的ARP表中已有主机B对应的MAC地址，则网关直接将在来自主机A的报文中的目的MAC地址字段填上主机B的MAC地址后转发给B。
4. 如果网关ARP表中没有主机B的MAC地址，网关会再次向主机B所在的网段发送ARP广播请求，此时目的IP地址为主机B的IP地址，当网关从收到来自主机B的应答报文中获得主机B的MAC地址后，就可以将主机A发来的报文重新再目的MAC地址字段填上主机B的MAC地址后发送给B。