ARP工作原理

ARP 简介

ARP（Address Resolution Protocol）用于将IP 地址解析为MAC 地址。

 

1. ARP 地址解析的必要性

 

IP 地址不能直接用来进行通信，因为网络设备只能识别MAC 地址。IP 地址只是主机在网络层中的地址，如果要将网络层中传送的数据报交给目的主机，必须知道该主机的MAC 地址。因此必须将IP 地址解析为MAC 地址。

 

2. ARP 地址解析的实现过程

 

以太网上的两台主机需要通信时，双方必须知道对方的MAC 地址。每台主机都要维护IP 地址到MAC 地址的转换表，称为ARP 映射表。ARP 映射表中存放着最近用到的一系列与本主机通信的其他主机的IP 地址和MAC 地址的映射。在主机启动时，ARP 映射表为空；当一条动态ARP 映射表项规定时间没有使用时，主机将其从ARP 映射表中删除掉，以便节省内存空间和ARP 映射表的查找时间。

 

假设主机A 和主机B 在同一个网段，主机A 的IP 地址为IP_A，B 的IP 地址为IP_B，主机A 要向主机B 发送信息。主机A 首先查看自己的ARP 映射表，确定其中是否包含有IP_B 对应的ARP 映射表项。如果找到了对应的MAC 地址，则主机A 直接利用ARP 映射表中的MAC 地址，对IP 数据包进行帧封装，并将数据发送给主机B；

 

如果在ARP 映射表中找不到对应的MAC 地址，则主机A 将该数据包放入ARP 发送等待队列，然后创建一个ARP request，并以广播方式在以太网上发送。ARPrequest 数据包中包含有主机B 的IP 地址，以及主机A 的IP 地址和MAC 地址。由于ARP request 数据包以广播方式发送，该网段上的所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机（即主机B）会对该请求进行处理。

 

主机B 首先把ARP request数据包中的请求发起者（即主机A）的IP 地址和MAC 地址存入自己的ARP 映射表中。然后主机B 组织ARP 响应数据包，在数据包中填入主机B 的MAC 地址，发送给主机A。这个响应不再以广播形式发送，而是直接发送给主机A。主机A 收到响应数据包后，提取出主机B 的IP 地址及其对应的MAC 地址，加入到自己的ARP映射表中，并把放在发送等待队列中的发往主机B 的所有数据包都发送出去。一般情况下，ARP 动态执行并自动寻求IP 地址到以太网MAC 地址的解析，无需管理员的介入。