地址解析協議（ARP）
地址解析協議（ARP）
1.作用
為什麽主機需要有各自的ipv4地址和mac地址才能通信呢？
ip屬於網絡層，mac地址屬於數據鏈路層。通過沿ip傳輸的路徑是邏輯路徑，由路由設備根據路由表進行轉發，而一條邏輯路徑包括多個數據鏈路。沿獨立的數據鏈路傳播的時候，就需要用到一種數據鏈路標識，以太網中的mac地址就起到這樣的作用。
通常，主機剛開始發送數據的時候知道對方的ip地址，而不知道對方的mac地址。這時候就需要用到arp協議獲悉到目的主機的mac地址，成功獲悉到後便能正常封裝數據包，並發送出去。
2.報文結構
3.代理ARP
代理arp被路由器作為向主機表明自身可用的一種手段。
當開啟代理ARP的路由器接口收到一個arp請求後，會查看目的ip，是否能根據本地的路由表到達，若可到達，則將自身收到arp請求的接口的mac地址回復給請求節點，告訴其去往目的網絡可往這裏發送。若不可達，則無視。
靜態路由與代理arp
R2的g0/2接口開啟代理arp功能並有返回192.168.1.0/24的靜態路由
當R1使用靜態路由
ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 g0/0
pc0分別ping其他兩臺主機
R1的arp表
R2的g0/2口接口信息
分析：
PC0 ping PC1，R1轉發數據包的時候，自身arp表中沒有10.1.1.1地址對應的mac地址，於是發送一條arp廣播請求，R2的g0/2接口收到arp請求，由於開啟了代理arp，並且擁有到達目的網絡的ip，所以將自己g0/2的mac地址回復給R1（請求者）。當PC0 ping PC2的時候，依然重復此步驟。
故R1的arp表中，10.1.1.1與10.1.1.2所對應的mac地址都是R2的g0/2口的mac地址。（如果arp表中多個ip地址映射到單一的mac地址往往是開啟了代理arp）
使用跟出接口的靜態路由，轉發每一個報文都要發送arp查詢，在MA網絡中，如果ARP報文大量發送，易造成廣播風暴。
若將R1的路由改為
ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 12.1.1.2
R1轉發數據包之前，會先發送arp請求查詢下一跳（12.1.1.2）的mac地址，之後這條路徑就無需每次都發送arp查詢。
4.無故（Gratuitous） ARP
主機偶爾會以自己的IPv4地址作為目標地址發送ARP請求，此為無故ARP，或稱為免費ARP。其主要有兩種作用：
- 用來檢測網絡中是否有ipv4地址沖突
- 用於通告一個新的數據鏈路標識符
將R1的ip地址先配置為192.168.1.1/24，再配置成192.168.1.3/24。
通過抓包分析可知：gratuitous arp是一個replay arp，操作碼值為2，其發送者和接受者皆為自身。 路由器每次更改接口ip地址的時候，都會發送一個gratuitous arp來避免ip沖突。另外，windows和linux啟動後都會發送無故arp。
若將R2的f0/0的ip地址也改為192.168.1.3,則會出現地址沖突錯誤。
如果不解決這個問題，路由器會繼續一直發送gratuitous arp......
5.反向ARP（RARP）
RARP作用是將數據鏈路標識符映射為ipv4地址，早期的無盤工作站中會使用到。不過RARP在很大程度上被DHCP和BOOTP的擴展協議所替代，他們能提供更多的信息。
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