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（有修改）

1.  ARP的出现原因

ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。 其作用是： 在以太网环境中 ， 数据传输依赖MAC地址而非IP地址，而将已知IP地址转换为MAC地址的工作是由ARP协议来完成的。

在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里包含目标主机的MAC地址。在以太网中，一个主机和另一个主机通信时，需要知道目标主机的MAC地址。而目标MAC地址是通过地址解析协议获得的。所谓的“地址解析”就是主机在发送帧前，将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

2.  ARP的映射方式

2.1.  静态映射

静态映射是指手动地创建一张ARP表，把逻辑地址和物理地址关联起来。网络中的每一部主机都有自己的ARP表，它们通过查找ARP表，获取逻辑地址对应的物理地址。但是这种方式有一定的局限性，因为物理地址可能发生变化：

（1） 机器更换NIC（网络适配器）

（2） 在某些局域网中，每次计算机加电时，它的物理地址都会改变

（3） 移动电脑从一个物理网络转移到另一个物理网络时，可能会改变物理地址

为了避免这个问题出现，必须定期更新ARP表，这种方式比较麻烦而且会影响网络性能。

2.2.  动态映射

在使用动态映射方式时，主机只要知道另外一部主机的逻辑地址，就可以使用协议查找出其对应的物理地址。实现了动态映射的协议有两种：ARP和RARP。ARP用于把逻辑地址映射为物理地址。RARP用于把物理地址映射为逻辑地址。

3.  ARP的原理及流程

ARP协议接收来自IP协议的逻辑地址，将其映射为相应的物理地址，该物理地址会被递交给数据链路层。

3.1.ARP请求

当主机需要找出其所在的二层网络中的另外一部主机的物理地址时，它可以发送一个ARP请求报文，这个报文包含发送方的MAC地址和IP地址以及接收方的IP地址。因为发送方不知道接收方的物理地址，所以会在网络中进行广播。（见图1）

 

3.2.ARP响应

同一个广播域中的所有主机都会收到任意其它主机发送的ARP请求报文。主机收到ARP请求报文之后，会进行验证，查看接收方的IP地址是不是自己的IP地址，如果是，则返回一个ARP响应报文，其中包含自己的IP地址和物理地址。该报文的目标MAC地址是：接收到的ARP请求报文中的来源MAC地址，因此该报文是单播报文。（见图2）

 

4.  ARP报文格式

4.1.  报文格式

 

硬件类型：16位，用来指定网络的类型。例如：以太网为1。ARP协议可用在任何物理网络上

协议类型：16位，用来指定使用的协议。例如：IPv4协议为0800。ARP可用于任何高层协议

硬件长度：8位，用来指定物理地址的长度，以字节为单位。例如：以太网为6

协议长度：8位，用来指定逻辑地址的长度，以字节为单位。例如：IPv4协议为4

操作码：16位，用来指定报文的类型。已定义的类型有两种：ARP请求（1），ARP响应（2）

源硬件地址： 可变长度字段，用来指定发送方的物理地址

源逻辑地址： 可变长度字段，用来指定发送方的逻辑地址

目的硬件地址： 可变长度字段，用来指定目标的物理地址。对于ARP请求报文来说，这个字段为全0，因为发送方不知道目标的硬件地址

目的逻辑地址： 可变长度字段，用来指定目标的逻辑地址