大家好，我是IT售前工程師Bernie。
我們知道，在網絡通信中主機和主機通信的資料包需要依據 OSI 模型從上到下進行資料封裝，當資料封裝完整後，再向外發出。是以在區域網路的通信中，不僅需要源目IP位址的封裝，也需要源目 MAC 的封裝。
如果一台主機在資料幀封裝前不知道某個目的ip機器的mac位址怎麼辦呢？ 這時候就需要通過 ARP 協定來獲知目的主機的MAC 位址，完成資料封裝。
什麼是ARP
ARP 協定的全稱是 Address Resolution Protocol，位址解析協定。說直白一點：ARP協定可以用來根據ip位址尋找mac位址的協定。
ARP協定的工作原理
舉個簡單的例子，在同一個區域網路内有4台主機通過交換機連接配接。那麼，當pc1想要拿到ip=192.168.1.4對應的mac位址時。它将進行如下的操作
第1步
它會查詢自己的ARP協定表，看看有沒有這個IP綁定的mac位址。我們可以通過cmd下輸入arp -a指令查詢ip與mac位址的對應關系表。如果能查詢到，則拿到這個mac位址進行以太網協定的封裝即可。
如果拿不到，就要通過arp廣播的形式去詢問同一個網段下的所有主機。
第2步
pc1這台機器開始發送ARP廣播，廣播資訊裡面封裝了ip位址和mac位址。這裡ip位址為pc4的位址192.168.1.4，mac位址由于不知道，是以每一位都是0。
由于發送的是ARP廣播協定，同一個vlan下的主機全都能接收到這條消息。
第3步
每台主機收到了這條廣播消息後，迅速查詢下自己的ip位址和mac位址。如果發現資料包中ip位址是自己的ip，那麼就第一時間更新自己的ARP表，将PC1的ip\mac位址做更新。然後，将自己的mac位址利用單點傳播的形式傳回給pc1。
第4步
pc1收到響應回來的mac位址，立即更新到自己的ARP表中。同時，将IP資料包用這個mac位址為目的mac位址封裝成幀與pc4通信。
不同網段之間的ARP協定
換一個思路，如果pc1和pc4不在同一個網段，如何才能拿到pc4的mac位址呢？
比如下圖，pc1和pc2\pc3在同一個網段，但是和pc4\pc5不在同一個網段。
很明顯，pc1和pc4是不能直接使用ARP協定的，那麼這就要使用ARP代理路由了。代理路由可以将pc1的廣播轉送給pc4/pc5，然後在響應時pc4也要借助于ARP代理路由将mac位址傳給pc1。
ARP資料包
為了讓大家更好的了解 ARP 協定以及廣播和單點傳播的概念，我們來看一下用 抓包工具抓到到的真實網絡中的 ARP 過程，通過資料包的方式來呈現，位址資訊如下，部分 MAC 資訊隐去。
請求包
響應包
解讀
Hardware type ：硬體類型，辨別鍊路層協定
Protocol type： 協定類型，辨別網絡層協定
Hardware size ：硬體位址大小，辨別MAC位址長度，這裡是6個位元組（48bti）
Protocol size： 協定位址大小，辨別IP位址長度，這裡是4個位元組（32bit）
Opcode： 操作代碼，辨別ARP資料包類型，1表示請求，2表示回應
Sender MAC address ：發送者MAC
Sender IP address ：發送者IP
Target MAC address ：目标MAC，此處全0表示在請求
Target IP address： 目标IP
總結
OSI模型把網絡工作分為七層，IP位址在OSI模型的第三層，MAC位址在第二層。在通過以太網發送IP資料包時，需要先封裝第三層（32位IP位址）、第二層（48位MAC位址）的報頭。ARP 協定在TCP/IP模型中屬于IP層（網絡層），在OSI模型中屬于鍊路層。
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