arp解析协议工作原理

起飞网络 汤良华

2004.12 1

ARP协议详述

1. ARP协议概述

IP数据包常通过以太网发送。以太网设备并不识别32位IP地址：它们是以48位以太网地址传输以太网数据包的。因此，IP驱动器必须把IP目的地址转换成以太网网目的地址。在这两种地址之间存在着某种静态的或算法的映射，常常需要查看一张表。地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)就是用来确定这些映象的协议。

ARP工作时，送出一个含有所希望的IP地址的以太网广播数据包。目的地主机，或另一个代表该主机的系统，以一个含有IP和以太网地址对的数据包作为应答。发送者将这个地址对高速缓存起来，以节约不必要的ARP通信。

如果有一个不被信任的节点对本地网络具有写访问许可权，那么也会有某种风险。这样一台机器可以发布虚假的ARP报文并将所有通信都转向它自己，然后它就可以扮演某些机器，或者顺便对数据流进行简单的修改。ARP机制常常是自动起作用的。在特别安全的网络上，

ARP映射可以用固件，并且具有自动抑制协议达到防止干扰的目的。

图1 以太网上的ARP报文格式

图1是一个用作IP到以太网地址转换的ARP报文的例子。在图中每一行为32位，也就是4个八位组表示，在以后的图中，我们也将遵循这一方式。

硬件类型字段指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1。协议类型字段指明了发送方提供的高层协议类型，IP为0806（16进制）。硬件地址长度和协议长度指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用。起飞网络 汤良华

2004.12 2

操作字段用来表示这个报文的目的，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4。

ARP协议详解ARP报文结构

ARP协议详解与ARP报文结构

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是一个重要的网络协议，用于将IP地址与MAC地址相互映射。在局域网中，每个主机都有一个唯一的IP地址和MAC地址，而ARP协议则负责通过目标IP地址获取对应的MAC地址，从而实现数据包的正确传输。

一、ARP工作流程

ARP的工作流程可以简单概括为以下几个步骤：

1. 发送ARP请求：源主机A在发送数据包时，会先检查目标主机B的IP地址是否与自己在同一局域网中，如果不是，则需要获取目标主机的MAC地址。A会根据目标主机的IP地址构建一个ARP请求包（ARP Request），该包中包含源主机A的IP地址、MAC地址以及目标主机的IP地址。然后，A会将ARP请求包广播发送到局域网中的所有主机。

2. 接收ARP请求：局域网中的其他主机收到ARP请求包后会进行筛选，只有与ARP请求包中的目标IP地址相同的主机会继续处理。

3. 发送ARP响应：局域网中的目标主机B收到ARP请求包后会将自己的MAC地址信息封装在一个ARP响应包（ARP Reply）中，并发送给源主机A。该ARP响应包中包含目标主机B的IP地址、MAC地址以及源主机A的IP地址。 4. 更新ARP缓存表：源主机A收到ARP响应包后会将目标主机B的IP地址与其对应的MAC地址映射关系添加到本地的ARP缓存表中，以备将来使用。

5. 数据传输：当主机A获取到目标主机B的MAC地址后，就可以将待发送的数据包封装在以太网帧中，通过局域网将数据包传输给目标主机B。

二、ARP报文结构

ARP报文结构包括以下字段：

1. 硬件类型（Hardware Type）：占2字节，表示硬件接口类型，例如以太网。

2. 协议类型（Protocol Type）：占2字节，表示网络协议类型，例如IPv4或IPv6。

3. 硬件地址长度（Hardware Address Length）：占1字节，表示源和目标MAC地址的长度，通常为6（以太网中的MAC地址长度）。

1

前言：ARP协议的作用：

1. 什么是ARP?

ARP (Address Resolution Protocol) 是个地址解析协议。最直白的说法是：在IP以太网中，当一个上层协议要发包时，有了该节点的IP地址，ARP就能提供该节点的MAC地址。

2为什么要有ARP？

OSI 模式把网络工作分为七层，彼此不直接打交道，只通过接口(layre

interface). IP地址在第三层, MAC地址在第二层。

协议在发生数据包时，首先要封装第三层 （IP地址）和第二层 （MAC地址）的报头, 但协议只知道目的节点的IP地址，不知道其物理地址，又不能跨第二、三层，所以得用ARP的服务。

详细说明：

Ø 在网络通讯时，源主机的应用程序知道目的主机的IP地址和端口号，却不知道目的主机的硬件地址，而数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的，如果接收到的数据包的硬件地址与本机不符，则直接丢弃。因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址。ARP协议就起到这个作用

Ø 当一台主机把以太网数据帧发送到位于同一局域网上的另一台主机时，是根据 48位的以太网地址来确定目的接口的，设备驱动程序从不检查 IP数据报中的目的IP地址。ARP（地址解析）模块的功能为这两种不同的地址形式提供映射：32位的 IP地址和 48位的以太网地址

一.ARP报文各字段含义：

ARP报文字段总共有28个字节

2

1.硬件类型：占2个字节，表明ARP实现在何种类型的网络上。

Ø 值为1：表示以太网。

2.协议类型：占2个字节表示要映射的协议地址类型。

Ø IP:0800

3.硬件地址长度：占1个字节，表示 MAC地址长度，其值为6个字节。

4.协议地址长度：占1个字节，表示IP地址长度，此处值4个字节

5.操作类型 ：占2个字节，表示ARP数据包类型。

1 / 18

网络技术与应用实验报告

实验三

2 / 18 目录

背景知识错误!未定义书签。

开发环境4

程序设计7

ARP数据包结构定义7

获取本机网络接口的MAC地址和IP地址9

向网络发送数据包错误!未定义书签。

程序测试15

执行结果界面截图15

执行结果分析17

获取IP地址与MAC地址的对应关系

背景知识

以太网的一个很大的特点就是具有强大的广播能力。针对这种具备广播能力、物理3 / 18 地址长但长度固定的网络，IP互联网采用动态联编方式进行IP地址到物理地址的映射，并制定了相应的协议——ARP。

假定在一个以太网中，主机A欲获取主机B的IP地址IB与MAC地址PB的映射关系。ARP协议的工作过程为：

1）主机A广播发送一个带有IB的请求信息包，请求主机B用它的IP地址IB和MAC地址PB的映射关系进行相应；

2）于是，以太网上的所有主机接受到这个请求信息包（包括主机B在）;

3）主机B识别该请求信息，并向主机A发送带有自己的IP地址IB和MAC地址PB映射关系的相应数据包；

4）主机A 得到IB与PB的映射关系，并可以在随后的发送过程中使用该映射关系。

当ARP报文在以太网中传送时，需要将它们封装在以太网数据帧中。为了使接收方能够容易地识别该数据帧携带的为ARP数据，发送方需要将以太网数据帧首部的长度/类型字段指定为0x0806。由于ARP请求和应答分别采用广播方式和单播方式发送，因此封装ARP请求数据帧的目的地址为全“1”形式的广播地址，而封装ARP响应的数据真的目的地址为接收节点的单播地址。在以太网中，ARP数据包的格式如图3-1所示：

硬件类型 协议类型

硬件地址长度 协议地址长度 操作

源MAC地址（0~3）

源MAC地址（4~5） 源IP地址（0~1）

源IP地址（2~3） 目的MAC地址（0~1）

目的MAC地址（2~5）

目的IP地址（0~3）

图3-1 以太网中ARP的报文格式