ARP地址解析协议

ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

协议属于链路层的协议在以太网中的数据帧从一个主机到达网内的另一台主机是根据48位的以太网地址（硬件地址）来确定接口的，而不是根据32位的IP地址。内核（如驱动）必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。当然，点对点的连接是不需要ARP协议的。

ARP协议的数据结构：

以下是引用片段：

typedefstructarphdr

{

unsignedshortarp_hrd;/*硬件类型*/

unsignedshortarp_pro;/*协议类型*/

unsignedchararp_hln;/*硬件地址长度*/

unsignedchararp_pln;/*协议地址长度*/

unsignedshortarp_op;/*ARP操作类型*/

unsignedchararp_sha[6];/*发送者的硬件地址*/

unsignedlongarp_spa;/*发送者的协议地址*/

unsignedchararp_tha[6];/*目标的硬件地址*/

unsignedlongarp_tpa;/*目标的协议地址*/

}ARPHDR,*PARPHDR;

为了解释ARP协议的作用，就必须理解数据在网络上的传输过程。这里举一个简单的PING例子。

假设我们的计算机IP地址是192.168.1.1，要执行这个命令：ping192.168.1.2.该命令会通过ICMP协议发送ICMP数据包。该过程需要经过下面的步骤：

1、应用程序构造数据包，该示例是产生ICMP包，被提交给内核（网络驱动程序）；

2、内核检查是否能够转化该IP地址为MAC地址，也就是在本地的ARP缓存中查看IP-MAC对应表；

3、如果存在该IP-MAC对应关系，那么跳到步骤9；如果不存在该IP-MAC对应关系，那么接续下面的步骤；

4、内核进行ARP广播，目的地的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，ARP命令类型为REQUEST（1），其中包含有自己的MAC地址；

5、当192.168.1.2主机接收到该ARP请求后，就发送一个ARP的REPLY（2）命令，其中包含自己的MAC地址；

6、本地获得192.168.1.2主机的IP-MAC地址对应关系，并保存到ARP缓存中；

7、内核将把IP转化为MAC地址，然后封装在以太网头结构中，再把数据发送出去；

使用arp-a命令就可以查看本地的ARP缓存内容，所以，执行一个本地的PING命令后，ARP缓存就会存在一个目的IP的记录了。当然，如果你的数据包是发送到不同网段的目的地，那么就一定存在一条网关的IP-MAC地址对应的记录。

知道了ARP协议的作用，就能够很清楚地知道，数据包的向外传输很依靠ARP协议，当然，也就是依赖ARP缓存。要知道，ARP协议的所有操作都是内核自动完成的，同其他的应用程序没有任何关系。同时需要注意的是，ARP协议只使用于本网络。