TCP/IP（三）：ARP报文格式详解

1、概述

ARP，即地址解析协议（Address Resolution Protocol），是根据 IP 地址获取物理地址的一个 TCP/IP 协议，报文位于以太网帧的数据段内。网络设备给另一台设备发送数据时，需要知道对方的网络层地址（IP 地址），但是仅有 IP 地址是无法发送数据的，IP 报文需要封装为以太网帧才能通过数据链路层发送，而以太网帧需要知道对方的 MAC 地址，因此发送端需要知道目的 MAC 地址。ARP 命令可用于查询本机 ARP 缓存中 IP 地址和 MAC 地址的对应关系。

2、ARP 协议详解

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 ARP 应答后将该 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。

例如，主机 A （192.168.1.5）向主机 B （192.168.1.1）发送数据时，主机 A 会在自己的 ARP 缓存表中查找是否有目标 IP 地址。如果找到了，也就确定了目的 MAC 地址，直接把目的 MAC 地址写到以太网帧里发送；如果在 ARP 缓存表里没有找到对应的 IP 地址，主机 A 会在网络上发送一个 ARP 请求，目的 IP 地址为 192.168.1.1，目的 MAC 地址是 FF-FF-FF-FF-FF-FF，表示向同一网段内的所有主机发出这样的询问：“192.168.1.1 的 MAC 地址是什么？”。网络上其他主机不响应 ARP 请求，只有主机 B 接收到这个帧时，才向主机 A 发出 ARP 应答：“192.168.1.1 的 MAC 地址是 XX-XX-XX-XX-XX-XX（主机 B 的 MAC 地址）”。主机 A 收到 ARP 应答后，就知道了主机 B 的 MAC 地址，同时将主机 B 的 MAC 地址更新到 ARP 缓存表，下次再向主机 B 发送消息时，直接从 ARP 缓存表里查找就可以了。

3、ARP 报文格式

硬件类型（2byte）：指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1；

协议类型（2byte）：指明了发送方提供的高层协议类型，IP为 0800（16进制），表示 IPv4；

硬件地址长度（1byte）和协议地址长度（1byte）：指明了硬件地址和高层协议地址的长度，单位为字节，硬件地址长度为 6，协议地址长度为 4；

操作类型（2byte）：用来表示这个报文的类型，ARP 请求为 1，ARP 响应为 2；

发送方硬件地址（6byte）：源主机硬件地址；

发送方 IP 地址（6byte）：源主机 IP 地址；

目标硬件地址（6byte）：目的主机硬件地址；

目标 IP 地址（6byte）：目的主机 IP 地址。

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