ARP协议原理与应用

一、ARP协议概述

1.1、场景描述

• 数据要在以太网中传输，需要完成以太网封装，这项工作由网络层负责。
• 要完成以太网的数据封装，需要知道目的设备的MAC地址。

1.2、ARP协议概述

• ARP：
  • Address Resolution Protocol 地址解析协议。
  • 作用：将 IP地址解析为 MAC地址。
  • 注意：ARP报文不能穿越路由器，不能被转发到其他广播域。
• ARP缓存表：
  • 用于存储IP地址及其经过解析的MAC地址的对应关系。

二、ARP协议工作原理

2.1、ARP工作流程

2.2、ARP工作原理

• 先查看ARP表，如果ARP表中没有目的IP地址对应的MAC表项，则发送ARP请求包；
• 源主机广播发送ARP request 数据包，请求目的主机的MAC地址；
• 同网段内的所有主机都能收到ARP request请求包，但只有目的主机才会回复ARP reply数据包；
• 源主机收到ARP reply后，将目的主句的IP-MAC对应关系添加进ARP表中，完成数据的以太网封装，进行数据交互。

2.3、ARP缓存表

• 动态表项
  • 通过ARP协议学习，能被更新，缺省老化时间120s
• 静态表项
  • 手工配置，不能被更新，无老化时间的限制

#Windows系统查看ARP表项：
C:\>arp -a
接口: 192.168.1.1 --- 0x5
Internet 地址 物理地址 类型
192.168.1.100 00:21:5E:C7:4D:88 静态

#Linux系统查看ARP表项：
[root@localhost ~]# arp -v
Address HWtype HWaddress Flags Mask Iface
192.168.1.100 ether 00:21:5E:C7:4D:88 C eth1
Entries: 1 Skipped: 0 Found: 1

#RGOS查看ARP表项：
Ruijie#show arp
Protocol Address Age(min) Hardware Type Interface 
Internet 192.168.1.100 0 1414.4b1b.546d arpa VLAN 1 
Internet 192.168.1.1 -- 001a.a9be.c570 arpa VLAN 1 
Total number of ARP entries: 2

三、ARP协议分类

3.1、免费ARP（Gratuitous ARP ）

• 发送ARP请求，请求本机IP对应的MAC。
• 免费ARP的作用：
  • 确定其它设备的 IP地址是否与本机 IP地址冲突。
  • 更改了地址，通知其他设备更新 ARP表项。

3.2、代理ARP（Proxy ARP ）

• 由启动了代理ARP功能的网关/下一跳设备代为应答ARP请求，该ARP请求的是其他IP对应的MAC地址。
• 回应ARP请求的条件：
  • 本地有去往目的IP的路由表。
  • 收到该ARP请求的接口与路由表下一跳不是同一个接口。

3.3、RARP与IARP

• RARP
  • Reverse Address Resolution Protocol 反向地址解析协议。
  • 把MAC地址解析为IP地址。
  • 应用场景：常用于无盘工作站。
• IARP
  • Inverse Address Resolution Protocol 逆向地址解析协议。
  • 在帧中继网络中解析对端IP地址和本地DLCL的映射关系。
  • 应用场景：应用于帧中继网络。