地址解析协议ARP工作过程

ARP工作过程 

这是完整的以太网数据帧 。原始数据PDU协议数据单元（应用层）打上传输层头部之后叫数据段，再打上网络层头部后叫数据包，最后打上数据链路层头部和尾部就是数据帧。

在通信过程中，有必备四个地址，即源目MAC、源目IP，通常目标MAC地址未知，所以要通过ARP来获取对方的MAC地址，根据已知IP地址解析获得对方的MAC地址。

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol）。

当PC1（IP 1.1.1.1）要和PC2（IP 1.1.1.2）通信时，要先查询自身的ARP缓存表（表中每一个条目分别记录了网络上其他主机的IP地址和对应的MAC地址），发现ARP缓存表中没有目标ARP缓存条目，PC1就要发送ARP请求报文来获取对方的MAC地址。

我们来看一下抓包 

•  1.1 PC1发送ARP请求报文，询问谁的IP地址是1.1.1.2，告诉1.1.1.1 。PC2就发送了ARP响应报文，告知了自己的MAC地址。
• 1.2 ARP请求报文二层头部中目标MAC地址全ff填充，因为未知其物理地址，所以以广播的形式让广播域内所有主机都收到该ARP请求条目，以便正确的主机给予回应。

小贴士 广播以太帧

简称 广播帧

特点：全f，48个bit全为1（不能用于源MAC地址）

可以看到上图1.2处以太网帧头部的目标MAC地址全f

• 1.3.1 要解析的硬件类型是以太网链路
• 1.3.2 要解析的协议类型是IPv4
• 1.3.3 要解析的硬件地址长度是6个字节
• 1.3.4 要解析的协议长度是4个字节
• 1.4 代表ARP请求报文
• 1.5 源MAC
• 1.6 在ARP三层头部中，目标MAC地址未知，为了保证报文的完整性使用全00填充，同时也是告诉对方不知道你的MAC地址。这里是抓包器的bug，是全00不是全ff。

当其他主机接收到该帧时，由于目标MAC地址为广播MAC地址，主机会先剥离二层头部，查看三层头部中的内容，若目标IP不是自己，不会记源，直接丢弃；若目标IP是自己，则首先记录ARP头部中的源MAC、源IP的映射关系，加入到自身的ARP缓存表中，然后进行响应。

由于PC1已经将自己的源MAC地址和源IP告诉了PC2，PC2进行ARP响应时以单播的形式，将目标MAC和目标IP填入报文中，发给PC1。PC1收到此报文时，剥离二层头部，查看三层头部，目标IP也是自己，就将源MAC、源IP记入自己的ARP缓存表中。

小贴士 单播以太帧

简称 单播帧

特点：第8个bit固定为0，意味着转换成十六进制时有一个1永远不会算上，剩下的都是偶数8、4、2随便搞，所以也是第二个16进制数字会是偶数

可以看到上图第二个16进制为4，偶数

 此时双方均有对方的ARP条目，可以正常通信。

另外，为了防止ARP缓存表项过大，每个ARP条目隐藏运行一个1200s的定时器，如果在此时间内收到该条目的报文，就刷新该表项，如果没收到就清空。

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