使用Wireshark抓包分析ARP协议工作原理

1.什么是ARP协议

ARP协议（Address Resolution Protocol），即地址解析协议，是以太网中用于描述目标IP地址和目标主机MAC地址对应映射。

ARP仅用于IPv4协议，IPv6使用邻居发现协议**(NDP)**替代。

交换机、路由器、主机都有一张ARP缓存表，这个表中记录的就是IP与主机MAC的映射关系。

对于华为交换机来说，ARP表项默认老化时间为20分钟，这个值可以修改。

2.ARP的工作原理

如下图，主机PC1有IP数据报文发送给另一台主机PC2，它需要知道接收方的逻辑（IP）地址。但是IP地址必须封装成帧才能通过物理网络。这就意味着发送方必须有接收方的物理（MAC）地址，因此需要完成逻辑地址到物理地址的映射。而ARP协议可以接收来自IP协议的逻辑地址，将其映射为相应的物理地址，然后把物理地址递交给数据链路层。

上图中，我们从PC1发送一个Ping包到PC2：

1）PC1发送数据前会先检查自己的ARP缓存表，若有对应IP地址的MAC信息则直接封装到帧里进行发送，若没有则会通过ARP进行获取。

2）PC1会发送ARP Request报文来请求获取PC2的MAC地址。由于帧内没有目的MAC地址是不可以进行传输的，所以ARP报文内的目的MAC地址为全F。

3）ARP Request目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF（广播数据帧），所以交换机收到后会直接对该帧进行泛洪（广播）操作，并且学习该IP的MAC地址以及端口号到交换机自己的MAC缓存表。

4）所有主机都接受到该ARP Request报文后，都会检查该帧的目的IP地址与自身的IP地址是否匹配，不匹配就直接丢弃，PC2发现与自己IP地址匹配，就会先把PC1的IP与MAC地址信息记录到自己的ARP缓存表之中，然后PC2就会发送ARP Reply报文来进行响应。

5）交换机收到单播数据帧以后，会对该帧进行转发操作，并且学习PC2的MAC地址和端口号到自己的MAC缓存表。

6）PC1收到PC2的ARP Reply报文后会检查目的IP与自己IP地址字段是否相同，如果匹配就将回应报文的源IP地址与MAC地址学习到自己的ARP缓存表之中，然后就可以传输信息进行通信。

3.ARP协议工作在哪一层

arp协议在TCP/IP模型中属于IP层（网络层），在OSI模型中属于链路层。

arp协议是属于链路层的协议。