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arp协议的作用和原理分析

更新时间:2021年10月13日   作者:spoto   标签(Tag):

ARP是什么

arp协议是“Address Resolution Protocol”(地址解析协议)的缩写。在局域网中,网络中实际传输的是“帧”,帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中,一个主机要和另一个主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢?它就是通过地址解析协议获得的。所谓“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。

ARP(AddressResolutionProtocol)地址解析协议用于将计算机的网络地址(IP地址32位)转化为物理地址(MAC地址48位)[RFC826]。ARP协议是属于链路层的协议,在以太网中的数据帧从一个主机到达网内的另一台主机是根据48位的以太网地址(硬件地址)来确定接口的,而不是根据32位的IP地址。内核(如驱动)必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。当然,点对点的连接是不需要ARP协议的。

arp协议的作用和原理分析

ARP工作原理及作用

  为了解释ARP协议的作用,就必须理解数据在网络上的传输过程。这里举一个简单的PING例子来解释一下ARP的工作原理。
  假设我们的计算机IP地址是192.168.1.1,要执行这个命令:ping192.168.1.2。该命令会通过ICMP协议发送ICMP数据包。该过程需要经过下面的步骤:
  1、应用程序构造数据包,该示例是产生ICMP包,被提交给内核(网络驱动程序);
  2、内核检查是否能够转化该IP地址为MAC地址,也就是在本地的ARP缓存中查看IP-MAC对应表;
  3、如果存在该IP-MAC对应关系,那么跳到步骤9;如果不存在该IP-MAC对应关系,那么接续下面的步骤;
  4、内核进行ARP广播,目的地的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF,ARP命令类型为REQUEST(1),其中包含有自己的MAC地址;
  5、当192.168.1.2主机接收到该ARP请求后,就发送一个ARP的REPLY(2)命令,其中包含自己的MAC地址;
  6、本地获得192.168.1.2主机的IP-MAC地址对应关系,并保存到ARP缓存中;
  7、内核将把IP转化为MAC地址,然后封装在以太网头结构中,再把数据发送出去;

  使用arp-a命令就可以查看本地的ARP缓存内容,所以,执行一个本地的PING命令后,ARP缓存就会存在一个目的IP的记录了。当然,如果你的数据包是发送到不同网段的目的地,那么就一定存在一条网关的IP-MAC地址对应的记录。

知道了ARP协议的作用,就能够很清楚地知道,数据包的向外传输很依靠ARP协议,当然,也就是依赖ARP缓存。要知道,ARP协议的所有操作都是内核自动完成的,同其他的应用程序没有任何关系。同时需要注意的是,ARP协议只使用于本网络。

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