網絡層的ARP協議

通過ARP協議知道對方的mac地址，已經知道對方ip地址的情況下，不知道mac地址。定義了一個ARP協議來解決這個問題。

因為在數據鏈路層的時候需要知道一個mac地址，然后才能進行數據鏈路層的封裝。所以需要通過網絡層的ARP協議來獲取mac地址。

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物理地址：是這臺電腦的mac地址。

IPv4地址：是這臺電腦的ip地址。

通過ip對應成域名。mac地址不方便記憶，所以最先記住的是ip地址或域名。

要進行數據鏈路層的封裝又必須要知道它的mac地址。所以用ARP協議，通過ip地址獲取對方的mac地址。

1.ARP協議的目的

ARP-地址解析協議，實現通過對方的ip地址（域名）尋找對方的mac地址。

2.ARP協議通訊過程

舉個例子：

圖片來自網絡

目的：老師想給班級里一個學生a發消息催作業，用微信。

「老師」 ：

1.先去微信通訊錄查找有沒有同學a的微信，如果有，直接給同學a發消息，讓她交作業。

2.沒有同學a的微信。去班級群發消息：“同學a的微信，給我一下，我是某某老師。”

同學a看到群里消息，她把微信單獨發給老師。老師收到同學a回復的微信消息。

3.老師加好友，可以在微信通訊錄找到同學a，可以直接發消息了。

給同學a單獨發了一條消息："同學a，我們要交作業了。"

同學a單獨回復："我馬上交作業。""

「同學a」 ：

1.添加老師的微信到微信通訊錄。

2.私聊發消息。

這個過程就是ARP協議實現的過程。

同上：

圖片來自網絡

主機a給主機b發消息進行通信。

1.主機a找主機b的mac地址。

知道主機b的ip地址：192.168.1.2

主機a的ip地址：192.168.1.1

現在主機a要發消息，找主機b的mac地址。ARP表和微信通訊錄很相似（ip地址和mac地址的對應表）。

如果找到了mac地址，去數據鏈路層封裝mac地址，進行數據包的發送。如果在arp表里沒有找到ip地址對應的mac地址，主機a發消息給主機b所在的主機群組。

主機a發廣播消息：“誰有主機b（192.168.1.2）的mac地址，我是主機a（192.169.1.1）。”

主機b回復主機a一條單播消息：“我就是192.168.1.2，我的mac地址是xxxxx。”

2.主機b收到主機a的廣播消息后，在回復消息之前。主機b保存主機a的mac地址和ip地址到自己的ARP表里面。

再找主機a通信的時候，就直接在ARP表里面找到主機a的ip地址和mac地址的對應關系，直接發送單播消息。

3.主機a收到主機b的單播消息，同樣把主機b的ip地址和mac地址保存到ARP表里。

3.總結

1.主機a首先查看自己的ARP表，如果找到了主機b的mac地址，則直接對ip數據包進行幀封裝，發送給主機b。

2.如果主機a在ARP表中找不到主機b的mac地址，則將緩存該數據報文，然后以 「廣播方式」 發送一個arp請求報文。

ARP請求報文中帶上 「源ip地址和源mac地址（主機a）」 ，目標ip地址和目標mac地址為主機b的ip地址和 「全0的mac地址」 。

廣播，該網段上的所有主機都可以接收到該請求。但只有被請求的主機（即主機b）會對該請求進行處理。

3.主機b比較自己的ip地址和ARP請求報文中的目標ip地址，當兩者相同時進行如下處理：將arp請求報文中的發送端（即主機a）的ip地址和mac地址存入自己的ARP表中。

之后以 「單播方式」 發送arp響應報文給主機a，其中包含了自己的 「mac地址」 。

4.主機a收到ARP響應報文后，將主機b的mac地址加入到自己的ARP表中以用于后續報文的轉發，同時將ip數據包進行封裝后發送出去。