什么是ARP协议

在学习IP协议之前，必须要弄懂IP地址与硬件地址的区别。

下图说明了这两种地址的区别，从层次的角度讲，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。（IP地址是用软件实现的）

在发送数据的时，数据从高层下到低层，然后才到通信链路上传输。使用IP地址的IP数据报一旦交给数据链路层，就被封装成MAC帧了，MAC帧在传输时使用的源地址和目的地址都是硬件地址，这两个硬件地址都被写在MAC帧的首部了。也就是说，数据链路层只会用硬件地址来定位主机，它看不见IP地址了。

各种电子设置都会有个mac地址，它就是硬件地址，比如

设备中在网卡在出厂的时候就会被设定mac地址，它长48位，也就是6个字节，如上图中的3c:22:fb:86:0a:12，一般来说，mac地址分成两个部分，前24位表示厂商的编号，后面24位则是厂商给网卡的编号

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我们上网时，只会记住域名，比如我们在浏览器上输入http://www.baidu.com，网络层只识别IP地址，DNS帮我们将域名转换为IP地址，数据链路层只识别MAC地址，那么怎么把IP地址转换为MAC地址呢？这就需要使用到ARP协议了。

当主机A要向本局域网上的主机B发送IP数据报时，如果A在缓存中查找不到B的mac地址：

1、A在本局域网上广播发送ARP请求，大致就是我的IP地址是XXXX，mac地址是XXXX，我想知道IP地址为XXXX的主机的mac地址

2、本局域网上的所有主机都会收到这个ARP请求

3、主机B的IP地址与ARP请求中要查询的IP地址一致，就收下这个ARP请求，然后向主机A发送ARP响应，并且在响应中写下自己的mac地址。其余的主机IP地址不一致，因此就不会理会这个ARP请求

4、主机A收到主机B的响应后，就知道主机B的mac地址了。主机A也会将主机B的mac地址写入其ARP缓存中，这样下一次查缓存就能直接知道B的mac地址了，不需要通过ARP协议来获取，加快速度

每个主机上都会有ARP高速缓存，这样能加快mac地址的查询。

注意：ARP只是解决了同一个局域网上的主机或路由器的IP地址与mac地址的映射问题。如果要找的主机和源主机不在同一个局域网上，是无法直接查到另一个主机的mac地址的。

如上图，假设主机A和路由器组成一个局域网A，主机B和路由器组成另一个局域网B，主机A和主机B分别在不同的局域网内。主机A要向主机B发送一条IP数据报，但A不知道B的mac地址，但A和B也不在同一局域网内。

A先要将数据发给路由器，所以A先要查询路由器的MAC地址，查到后，发送MAC帧给路由器，路由器再发送数据给B，由于路由器和B是在同一个局域网内，所以路由器能查到B的mac地址，最终B成功地收到了A的发送数据。

回顾最上面的一张图，我们知道了，mac帧的首部中保存的目的mac地址是会经常变化的，因为一般的数据传输都不会只是在本局域网内。IP数据报中的目的IP是一定不会变的。

还有一个小疑问，主机A通过路由器向另一个局域网中的主机B发送消息，连接两个不同局域网用的是同一个路由器，路由器有不同的端口，每个端口会有不同的IP地址和mac地址，所以才能一个路由连接在不同的局域网中