網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有數(shù)據(jù)要發(fā)送給另一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，必須要知道對方的網(wǎng)絡(luò)層地址（即IP地址）。IP地址由網(wǎng)絡(luò)層來提供，但是僅有IP地址是不夠的，IP數(shù)據(jù)報文必須封裝成幀才能通過數(shù)據(jù)鏈路進行發(fā)送。數(shù)據(jù)幀必須要包含目的mac地址，因此發(fā)送端還必須獲取到目的MAC地址。通過目的IP地址二獲取的MAC地址的過程是由ARP（Address Resolution Protocol）協(xié)議來實現(xiàn)的。

來歷

地址解析協(xié)議由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）在1982年11月發(fā)布的RFC 826中描述制定。 [1] 地址解析協(xié)議是IPv4中必不可少的協(xié)議，而IPv4是使用較為廣泛的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本（IPv6仍處在部署的初期）。

OSI模型把網(wǎng)絡(luò)工作分為七層，IP地址在OSI模型的第三層，MAC地址在第二層，彼此不直接打交道。在通過以太網(wǎng)發(fā)送IP數(shù)據(jù)包時，需要先封裝第三層（32位IP地址）、第二層（48位MAC地址）的報頭，但由于發(fā)送時只知道目標IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二、三層，所以需要使用地址解析協(xié)議。使用地址解析協(xié)議，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)包包頭中的IP地址信息解析出目標硬件地址（MAC地址）信息，以保證通信的順利進行。

目的MAC地址

一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要發(fā)送數(shù)據(jù)給另外一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)時，必須要知道對方的IP地址。但是，僅有IP地址是不夠的，因為IP數(shù)據(jù)報文必須封裝成幀才能通過數(shù)據(jù)鏈路層進行發(fā)送，而數(shù)據(jù)幀必須要包含目的MAC地址，因此發(fā)送端還必須獲取到目的MAC地址。每一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在數(shù)據(jù)封裝前都需要獲取下一跳的MAC地址。IP地址由網(wǎng)絡(luò)層來提供，MAC地址通過ARP協(xié)議來獲取。ARP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議簇中的重要組成部分，ARP能夠通過目的IP地址發(fā)現(xiàn)目標設(shè)備的MAC地址，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的可達性。

ARP數(shù)據(jù)包格式

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過ARP報文來發(fā)現(xiàn)目的MAC地址。ARP報文中包含以下字段：

1）Hardware Type：硬件地址類型，一般為以太網(wǎng)；

2）Protocol Type：表示三層協(xié)議地址類型，一般為IP；

3）Hardware Length和Protocol Length為MAC地址和IP地址的長度，單位是字節(jié)； （這個理論上可以不要，因為前面已經(jīng)確定了硬件類型和協(xié)議類型）

4）Operation Code指定了ARP報文的類型，包括ARP request和ARP reply；

5）Source Hardware Address 指的是發(fā)送ARP報文的設(shè)備MAC地址；

6）Source Protocol Address指的是發(fā)送ARP報文的設(shè)備IP地址；

7）Destination Hardware Address指的是接收者MAC地址，在ARP request報文中，該字段值為0；

8）Destination Protocol Address指的是接受者的IP地址。

ARP工作過程

圖片.png

通過ARP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以建立目標IP地址和MAC地址之間的映射。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)層獲取到目的IP地址之后，還要判斷目的MAC地址是否已知。

ARP緩存