ARP 协议详解

英文全称与简称

英文全称：Address Resolution Protocol
英文简称：ARP

背景

ARP协议位于TCP/IP协议栈中的网络层和数据链路层之间。它的设计初衷是为了在网络层的IP地址和数据链路层的硬件地址（通常是MAC地址）之间建立映射关系。尽管IP地址能够标识网络上的设备，但在实际的数据传输过程中，物理网络设备需要使用MAC地址来进行数据帧的发送和接收。因此，ARP协议充当了这两者之间的桥梁，确保了数据能够在网络中的正确转发。

运行逻辑

ARP协议的工作流程主要分为两步：ARP请求和ARP响应。

ARP请求
- 当一台主机想要向另一台主机发送数据，但不知道对方的MAC地址时，它会在本地网络内广播一个ARP请求消息。这个请求包含了目标主机的IP地址，并询问：“谁拥有这个IP地址？” 同时，请求中还会包含发送者的IP地址和MAC地址。
- ARP请求被发送给同一子网内的所有主机。
ARP响应
- 拥有请求中指定IP地址的目标主机接收到ARP请求后，会单播回应一个ARP响应消息，该消息中包含了目标主机的MAC地址。
- 响应信息仅发送给发起ARP请求的主机。
- 发起请求的主机会将收到的IP地址与MAC地址的映射关系保存在本地的ARP缓存表中，这样下次通信时就可以直接查找缓存而无需再次广播请求。

除了上述动态ARP请求/响应机制外，还有静态ARP配置，即网络管理员手动设定ARP条目，主要用于防止ARP欺骗等安全问题，确保关键设备（如路由器、服务器）的地址映射不会被篡改。

总结来说，ARP协议对于IPv4网络中的通信至关重要，它确保了不同设备间基于硬件地址的正确数据交换。在IPv6环境中，这一功能则由邻居发现协议（Neighbor Discovery Protocol, NDP）实现。