网工学习之ARP详解
作者：互联网
- ARP作用
地址解析协议，是根据IP地址获取MAC地址的网络层协议，通常发生在首次通信，在通信后会将IP地址和MAC地址写入本地ARP缓存表中，下次请求时直接读取表中数据以节约时间。如果缓存表中没有对应的MAC地址，则会发送包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网所有主机，并接受返回消息，以此获得对方的MAC地址。其他主机收到广播帧后进行解封装，发现是ARP广播包，然后查看自身MAC地址是否匹配，匹配则以单播的方式进行回应，不匹配则直接丢弃
- 提出假设
在同一网段的主机之间发送消息不需要经过网关，假如两台主机在同一网段，但却被路由器分割为两个物理网段，且不配置网关，这样两台主机是否能够互通？
- 实验
在模拟器中搭建如下拓扑
PC和路由器接口地址如下
| 端口 | IP地址 | 子网掩码 |
| PC１ | 1.1.1.1 | 255.255.0.0 |
| PC２ | 1.1.2.1 | 255.255.0.0 |
| MSR GE０／０ | 1.1.1.2 | 255.255.255.0 |
| MSR GE0/1 | 1.1.2.2 | 255.255.255.0 |
这样两台PC虽然在同一网段，但实际上被已经被路由器划分为两个不同的物理网段
先在PC1的0/1接口开启抓包，再打开PC1 ping PC2：
发现两台主机之间并不互通
打开wireshark查看刚才抓取的数据包
可以看出PC1共发出了三个ARP请求以及ARP通告，先打开通告查看它的数据包类型
ARP通告为广播发送，其中包含了发送方的IP与MAC地址，还有自己将继续使用的目标地址，相当于是告诉大家，这个IP地址我要用，我是XXX（MAC地址），作为发送方是不希望这个报文收到回应的，因为如果收到回应，意味着将要使用的IP地址已经有其他主机在使用，会产生冲突
再看看ARP请求报文的内容
从上图可以看出
硬件类型为以太网１；
协议类型为IPｖ４；
操作类型为０ｘ０００１，表示报文类型为ARP请求
以及包含了发送的IP及MAC地址，但接收方的MAC地址为０，并没有填写，只有接收方的IP地址，
这个数据包的大概意思就是我需要知道这个IP地址的MAC地址，如果知道就发给我，但并没有收到回应报文，因此PC１虽然虽然知道PC２的IP地址，但因为不知道对方的MAC地址，所以无法与对方建立联系
- 解决办法：
给两台PC都添加网关地址或者给路由器配置代理ARP，这里主要讨论ARP，因此暂不考虑第一种方式
进入路由器端口视图，开启代理ARP
在PC１的０／１端口开启抓包，然后在PC１上ｐｉｎｇ PC２
显示两台PC可以互通，打开抓包软件查看刚才抓取的数据包
可以发现与之前抓取的数据包相比，本次抓取的数据包多了ARP回应报文以及ICMP报文
打开ARP回应报文查看详细信息
可以看出回应报文和请求报文的报文格式基本是相同的，有部分区别：
操作类型的值变成了０ｘ０００２，表示这是ARP回应报文
发送方和接收方的IP地址与MAC地址与请求报文的发送方与接收方的IP和MAC地址互换了位置，表示这是从PC2所发出的，与请求报文的内容相关联来看，这个回应报文的大致意思就是PC2表示我有IP地址为1.1.2.1的MAC地址，我发给你
其次，我们还可以发现回应报文的数据链路层IP头部数据发生了变化
请求报文：
回应报文：
对比以上两图可以发现，请求报文中的接收方地址为: ff:ff:ff:ff:ff:ff:ff:ff:是一个广播地址，没有具体的接收方地址，只有发送方的MAC地址；而回应报文中则既有发送方的地址，也有接收方的地址。由此可以看出ARP是以广播发起请求，以单播发起回应。
- 再次提出假设
为什么在路由器端口上配置了代理ARP就两台主机就可以互通了呢？
- 验证
将抓包接口换成PC2的0/1口，查看它是如何回应PC1的ARP请求的
通过抓包发现，PC2并没有收到来自PC1的请求，而是收到了来自路由器0/1接口的ARP请求，其请求的内容为PC2的MAC地址，由此可以看出，路由器在配置代理ARP后，并没有转发PC１的ARP请求，而是将自己的地址换成PC２的，回应给PC１，再以PC１的名义去访问PC２.整个过程中PC１以为自己访问的是PC２，但实际上并没有，实际上PC１访问的是路由器，路由器再去访问的ＰＣ２
可以看出，开启ARP代理前后的区别就在于路由器会不会修改自身MAC地址；不开启的话，路由器不会发送自身MAC地址，PC１和PC２就无法建立通信；开启后，路由器会作为中间人代理PC１和PC２之间的通信
- 总结
经过以上实验不难得出结论：
- 每台主机会向全网发送ARP通告，告知全网自己所使用的IP地址与对应的MAC地址，以避免局域网中产生IP冲突
- 主机在已知对方IP，不知道对方MAC地址时，首先查看自己的MAC地址表，有对应的MAC地址就会直接发送，没有的话则会发出ARP请求
- 请求会以广播的形式发出，而接收到的主机会查看自身MAC表，如果不匹配，会直接丢弃，匹配则以单播的方式进行回应
- 如果两台主机在同一网段，被路由器隔离为两个物理网段（不在同一广播域），此时需要在路由器上对应端口开启ARP代理，才能使两台主机相互通信
- 配置代理ARP后，PC１在与PC２通信时，PC１并没有真正访问到PC２，而是路由器修改自身MAC地址，让PC１以为自己访问到了PC2，但实际上PC1是在访问路由器，路由器去访问的ＰＣ２，在整个过程中，路由器在其中处于代理人的身份，因此proxy－ａｒｐ也叫做代理ＡＲＰ
以上是我学习NE期间的学习总结，如有不对望各位大佬指正
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