网络基础-ARP协议
网络基础-ARP协议
ARP（Address Resolution Protocol）协议是一种用于将IP地址映射到物理MAC地址的协议。在计算机网络中，每个设备都有一个唯一的MAC地址，用于在局域网内进行数据通信。而IP地址则是用于在更大范围的网络中标识设备的地址。ARP协议通过将IP地址解析为MAC地址，实现了不同设备之间的数据通信。
ARP协议的作用
- 将IP地址解析为MAC地址
- 维护IP地址与MAC地址的映射关系的缓存，即ARP表项
- 实现网段内重复IP地址的检测
ARP相关数据报文
ARP 请求报文
ARP 请求报文是用来查询目标设备的 MAC 地址的。它包含了发送设备的 MAC 地址、IP 地址以及目标设备的 IP 地址。通常情况下，目标设备的 MAC 地址字段会被置为全 0。
在以太网上，ARP 请求报文的帧头目标地址会被置为广播地址（FF:FF:FF:FF:FF:FF），以确保所有设备都能收到这个请求。
ARP 响应报文
ARP 响应报文是对 ARP 请求的响应，它包含了目标设备的 MAC 地址。它的格式包含了发送设备的 MAC 地址、IP 地址以及目标设备的 MAC 地址和 IP 地址。
在以太网上，ARP 响应报文的帧头目标地址会被设置为发送 ARP 请求的设备的 MAC 地址，这样就确保了响应只会被发送 ARP 请求的设备接收到。
ARP的工作过程
假设有两个路由器R1和R2直连：R1的IP地址为192.168.8.10，R2的IP地址为192.168.8.20。此时在设备上将IP地址配完后在R2设备上去ping R1设备。（此时站在R2的视角，我们只知道R1设备的IP地址）
这个时候使用wireshark对R2的e0/0口进行抓包，查看此次ping操作产生的数据包；可以看到在ping的过程中不止产生ping操作相关的ICMP数据包还产生了ARP数据报文。
当一个设备R2知道了目标设备R1的IP地址，但不知道R1对应的MAC地址时，它会使用ARP协议发送一个广播消息到局域网中，询问谁有这个IP地址(192.168.8.10)对应的MAC地址？R1收到这个广播消息后，发现R2广播请求的IP与该自己的IP地址相匹配，就会回复包含自己MAC地址的消息；然后，R2收到回复后就会建立起IP地址与MAC地址的映射关系（R1和R2设备都会建立映射关系），往后就可以进行ICMP数据包的交互了（进行ping操作）。
IP、MAC地址映射表
思科、华为和华三设备查看ARP映射表
思科：Router>show ip arp
华为：<Huawei>display arp
华三：<H3C>display arp
操作系统中查看ARP映射表
- Windows系统查看ARP映射表
arp –a
命令显示使用Windows操作系统的PC上所有接口的当前ARP表
arp -a -N ip_address
将arp命令的输出限制到单个接口
- Linux系统查看ARP映射表
查看ARP缓存表，可以使用arp命令
arp -a
这将显示系统当前的ARP缓存表，包括IP地址和相应的MAC地址。
ARP协议的工作流程
ARP（Address Resolution Protocol）协议是一种用于将IP地址映射到物理MAC地址的协议，其工作流程包括以下步骤：
ARP请求
当一个设备需要与另一个设备通信，但只知道目标设备的IP地址而不知道其MAC地址时，它会发送一个ARP请求消息（ARP Request）到局域网中。
ARP请求消息中包含了发起请求设备的IP地址、MAC地址（通常为广播地址FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示发送给所有设备），以及目标设备的IP地址。
广播传播
发送ARP请求的设备将该请求消息以广播的形式发送到局域网中的所有设备。
所有收到该广播消息的设备都会接收并检查消息的目标IP地址是否与自己相匹配。
ARP响应
如果有设备发现自己的IP地址与ARP请求中的目标IP地址相匹配，则会向发起请求的设备发送一个ARP响应消息（ARP Reply）。
ARP响应消息中包含了目标设备的MAC地址以及发起请求设备的IP地址。
建立映射关系
当发起请求的设备收到ARP响应消息后，就会将目标IP地址与MAC地址的映射关系存储在自己的ARP缓存中，以便将来进行通信时使用。
数据通信
当发起请求的设备获得目标设备的MAC地址后，就可以使用该MAC地址来封装数据包，并将数据包发送到目标设备，实现数据通信。以后如果要与同一目标设备通信，发起请求的设备可以直接使用ARP缓存中存储的映射关系，而无需再次发送ARP请求。