什么是 ARP？
地址解析協(xié)議 (ARP) 是一種通信協(xié)議，用于發(fā)現(xiàn)與 Internet 層地址（第 3 層地址，如 IPv4 地址）相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)鏈路層地址（第 2 層地址，如媒體訪問控制 (MAC) 地址）。ARP 于 1982 年由 RFC 826 定義。
 

ARP 是一種請(qǐng)求-響應(yīng)或請(qǐng)求-回復(fù)協(xié)議，其中一個(gè)設(shè)備向另一個(gè)設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求以詢問一些信息，另一個(gè)設(shè)備將回復(fù)所需的信息。這是一種消息交換模式。ARP 數(shù)據(jù)包由鏈路層封裝，僅在特定網(wǎng)絡(luò)中分發(fā)。因此，ARP 被稱為鏈路層協(xié)議。

數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)
地址解析協(xié)議使用簡單的消息格式，其中包含一個(gè)地址解析請(qǐng)求或響應(yīng)。??ARP 消息的大小取決于鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層地址的大小。消息頭指定了每層使用的網(wǎng)絡(luò)類型以及每層地址的大小。消息頭以請(qǐng)求和答復(fù)的操作代碼結(jié)束。數(shù)據(jù)包的有效負(fù)載由四個(gè)地址、發(fā)送方和接收方主機(jī)的硬件和協(xié)議地址組成。
 

下表顯示了 ARP 數(shù)據(jù)包的主要數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，該表說明了在以太網(wǎng)上運(yùn)行的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)的情況。在這種情況下，數(shù)據(jù)包具有 48 位字段，用于發(fā)送方硬件地址 (SHA) 和目標(biāo)硬件地址 (THA)，以及 32 位字段，用于相應(yīng)的發(fā)送方和目標(biāo)協(xié)議地址 (SPA 和 TPA)。在這種情況下，ARP 數(shù)據(jù)包大小為 28 字節(jié)。

硬件類型 (HTYPE)
此字段指定網(wǎng)絡(luò)鏈路協(xié)議類型。例如：以太網(wǎng)為 1。
協(xié)議類型 (PTYPE)
此字段指定 ARP 請(qǐng)求所針對(duì)的網(wǎng)間協(xié)議。對(duì)于 IPv4，其值為 0x0800。允許的 PTYPE 值與 EtherType 的值共享一個(gè)編號(hào)空間。
硬件長度 (HLEN)
硬件地址的長度（以八位字節(jié)為單位）。以太網(wǎng)地址長度為 6。
協(xié)議長度 (PLEN)
網(wǎng)間地址的長度（以八位字節(jié)為單位）。網(wǎng)間協(xié)議在 PTYPE 中指定。例如：IPv4 地址長度為 4。
操作
指定發(fā)送方正在執(zhí)行的操作：1 表示請(qǐng)求，2 表示回復(fù)。
發(fā)送方硬件地址 (SHA)
發(fā)送方的媒體地址。在 ARP 請(qǐng)求中，此字段用于指示發(fā)送請(qǐng)求的主機(jī)的地址。在 ARP 回復(fù)中，此字段用于指示請(qǐng)求所查找的主機(jī)的地址。
發(fā)送方協(xié)議地址 (SPA)
發(fā)送方的網(wǎng)間地址。
目標(biāo)硬件地址 (THA)
目標(biāo)接收方的媒體地址。在 ARP 請(qǐng)求中，此字段被忽略。在 ARP 回復(fù)中，此字段用于指示發(fā)起 ARP 請(qǐng)求的主機(jī)的地址。
目標(biāo)協(xié)議地址 (TPA)
目標(biāo)接收方的互聯(lián)網(wǎng)地址。ARP
協(xié)議參數(shù)值已標(biāo)準(zhǔn)化，并由互聯(lián)網(wǎng)號(hào)碼分配機(jī)構(gòu) (IANA) 維護(hù)。ARP

的以太網(wǎng)類型為 0x0806。當(dāng)有效負(fù)載是 ARP 數(shù)據(jù)包時(shí)，此類型出現(xiàn)在以太網(wǎng)幀頭中，不要將其與出現(xiàn)在此封裝的 ARP 數(shù)據(jù)包中的 PTYPE 混淆。ARP

如何工作？
當(dāng)新計(jì)算機(jī)加入 LAN 時(shí)，會(huì)為其分配一個(gè)唯一的 IP 地址，用于識(shí)別和通信。當(dāng)發(fā)往特定 LAN 上的主機(jī)的傳入數(shù)據(jù)包到達(dá)網(wǎng)關(guān)時(shí)，網(wǎng)關(guān)會(huì)要求 ARP 程序查找與 IP 地址匹配的 MAC 地址。一個(gè)稱為 ARP 緩存的表維護(hù)每個(gè) IP 地址及其對(duì)應(yīng) MAC 地址的記錄。IPv4

以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的所有操作系統(tǒng)都保留 ARP 緩存。每次主機(jī)請(qǐng)求 MAC 地址以將數(shù)據(jù)包發(fā)送到 LAN 中的另一臺(tái)主機(jī)時(shí)，它都會(huì)檢查其 ARP 緩存，以查看 IP 到 MAC 地址的轉(zhuǎn)換是否已存在。如果存在，則無需新的 ARP 請(qǐng)求。如果轉(zhuǎn)換尚不存在，則發(fā)送網(wǎng)絡(luò)地址請(qǐng)求并執(zhí)行 ARP。ARP 向

LAN 上的所有計(jì)算機(jī)廣播請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，并詢問是否有任何計(jì)算機(jī)正在使用該特定 IP 地址。當(dāng)計(jì)算機(jī)將該 IP 地址識(shí)別為自己時(shí)，它會(huì)發(fā)送回復(fù)，以便 ARP 可以更新緩存以供將來參考并繼續(xù)通信。

不知道自己 IP 地址的主機(jī)可以使用反向 ARP (RARP) 協(xié)議進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。
 

ARP 緩存大小有限，會(huì)定期清除所有條目以釋放空間。地址往往只會(huì)在緩存中停留幾分鐘。頻繁更新使網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備能夠看到物理主機(jī)何時(shí)更改其請(qǐng)求的 IP 地址。在清理過程中，未使用的條目以及與當(dāng)前未開機(jī)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的任何失敗嘗試都會(huì)被刪除。

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