ARP

地址解析协议，即ARP(Address Resolution Protocol)，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

在相同网段的ARP工作原理

如图，在相同网段的时候，PC5会广播ARP请求，然后根据交换机的工作原理，如果划分了VLAN就在相同的VLAN内广播，如果没有划分VLAN隔离就，也就是默认的VLAN 1，在VLAN 1内广播，相当于也是在VLAN内广播。

PC上IP地址配置、MAC地址如图而且不配置网关地址，交换机不做任何配置；

在PC5上ping2.2.2.4，进行抓包

1.可以看到PC5源地址46:27:57:a4:05:06，目的地址为广播的ARP请求包，广播请求Who has 2.2.2.4？

2.PC6收到ARP广播包后把PC5的MAC地址和IP地址记入到ARP缓存表中，然后PC6回应源地址是46:27:59:05:06:06，目的地址是PC5的46:27:57:a4:05:06单播ARP回应；

3.PC5收到ARP单播回应，记入ARP缓存表；然后发送ICMP的ping包

配置地址如图，地址掩码相同，PC的网关是和路由器直连的路由器接口地址

首先，这里有几个问题，路由器有隔离广播域的功能，那么，当PC2广播ARP请求的时候，PC3应该是收不到的，那么PC2是怎么通过IP地址ARP广播请求得到PC3的MAC地址的呢？

回答一下上面的问题：

1.PC2得到的并不是PC3的MAC地址，而是网关R1的g0/0接口的MAC地址；

2.路由器的确隔离广播域；

首先，和上面没有配置网关地址可以看出，PC和路由器都会广播发送ARP的request报文

路由器在他接口的广播域发送广播报文，PC收到并记入到ARP缓存表；

PC广播自己的MAC地址，让网关能收到，路由器收到记入ARP缓存表；

这样PC和他的网关就有对方MAC地址和IP地址对应的缓存表；

接下来我们进行ping测试

可以看到，在PC6

发送不同网段的数据包的时候，ARP的作用是寻找网关的MAC地址，然后通过网关来转发不同网段的数据包；

这里再说明一下代理ARP和正常ARP是怎么样的一个区别：

代理ARP：

PC没有设置网关，在和不同网段通信的时候，直接发送ARP广播包，直接询问目的网段，而这时，最近一个网关路由器充当一个代理的功能，回应自己的MAC地址给他，前提是这个路由器有ARP代理的功能；

正常ARP：

PC设置了网关，PC在访问不同网段的时候，PC就直接会去找网关发送的是同网段的数据包，在发送和接受数据包的时候，要找的IP地址对应的MAC地址都是这个网关的MAC地址；

不管是那个形式的ARP，不同网段都是要查网关的MAC地址，代理ARP不会告诉你是他充当了你的网关，而是直接告诉你，他就算你要找的那个目的地，而正常ARP就在你知道他是网关的前提下，你直接找这个网关来帮你转发数据；

接下来我们在说一下，为什么一定要知道了MAC地址才能通信：

首先从OSI和TCP/IP的网络模型都可以看出，网络层也就是IP地址的所工作的位置，是被MAC地址所工作的位置数据链路层或者网络接口层封装，这是从规定上解释，网络层通信一定要被底层封装，也就是要知道了MAC地址后IP地址才能通信；

那为什么不直接用MAC地址在公网来寻址呢？

MAC地址就像身份证一样，它只唯一的标志一个网络接口，它没有被设计为具有寻址功能，因为MAC地址是固定的；

在局域网，网络规模不是非常大，可以靠MAC地址寻址；

所以我们想想如果一台PC要靠MAC地址在公网寻址，那这台PC最近的路由器就得知道这个数据帧的目的MAC地址从那个接口转发，但是MAC不想IP地址一样，有掩码，有对应路由协议学习，那你如果要通过MAC地址转发， 你就得知道所有网络的MAC，这样才能知道转发路径，这是不可能的，这种想法也是极端的，设计MAC地址当初就不是为了寻址，而是为了身份唯一；

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