ARP 协议
ARP 协议是一个介于数据链路层与网络层之间的协议。其作用是建立了主机 IP 地址和 MAC地址的映射关系。在进行网络通讯的时候，源主机只能够知道目的主机的 IP 地址和端口号，却并不知道目的主机的 MAC 地址。而数据包是由网卡接收到，再去向上传输给上层协议处理的，如果接收的数据包的MAC地址与本机的不同，那么直接丢弃掉该数据包。所以在这之前，必须要知道目的主机的 MAC 地址，而根据 IP 地址得到对应的 MAC 地址就是由 ARP 协议完成的。
ARP 数据包的格式
- 以太网目的地址与以太网源地址：这两个字段分别是这个网段的广播的MAC地址即（ff:ff:ff:ff:ff:ff）与发送ARP请求的主机的MAC地址。
- 帧类型：代表着后面数据的类型，ARP帧的值为 0806
- 硬件类型：指的是链路层网络类型， 1 为以太网
- 协议类型：指要转换的地址类型。IP地址为 0800
- 硬件地址长度与协议地址长度：硬件地址长度对于以太网来说就是 MAC地址，为 6 个字节，协议地址长度对于 IPv 4 为 4 个字节
- op：这个字段表示该 ARP 协议是请求还是应答，如果是请求 op 为 01，如果是应答 op 为 10
- 发送端以太网地址与发送端 IP 地址：这里的发送端以太网地址就是发送请求的主机的 MAC地址，IP就是其 IP 地址
- 目的以太网地址与目的 IP 地址：目的以太网地址在 ARP 请求时不填，目的 IP 地址是已知的，就是目的主机的 IP 地址
过程
ARP请求与响应
一台主机 A 要想给主机 B 发送数据，发送前是知道主机 B 的 IP 地址，并不知道其 MAC 地址，所以在通信之前，要先对主机 B 发送 ARP 请求，来得到主机 B 的 MAC 地址。发送 ARP 请求的过程与发送一个正常数据是一样的，不过发送正常数据是直接发送至目的主机，而发送 ARP 请求是发送至目的网段的广播（因为一个网段的广播地址都是 ff:ff:ff:ff:ff:ff），经过广播进行发送给网段内全部主机，接着网段内的所有主机都会收到这条消息。网段内的每个主机都会取走这个数据，并向上交付，当这些主机解析这个数据的时候，首先看目的 IP 地址是否与自己的一致，如果不一致那么直接丢弃。如果一致，证明该数据是发送给自己的，所以接收，然后再看 op 字段，观察这个字段是什么，如果是 1 ，代表 ARP 请求。
如果发现是 ARP 请求，那么此时该主机向发起 ARP 请求的主机发送 ARP 响应，此时在 ARP 的响应中，已经有了目的主机的 IP 地址，以及 MAC 地址，所以在 ARP 响应的时候，该数据包能够直接发送到达目的主机。一次 ARP 响应后，两个主机都互相知道了对方的 MAC 地址，并且将这个 MAC 地址保存至 ARP 缓存表，在 Linux 下可以用 arp -a来进行查看。
在这个缓存表内部，保存着对应主机的 IP 地址与 MAC 地址。但是，这个表中的数据是有过期时间的，过期时间为 20 分钟，如果在 20 分钟内，没有再次使用该表中的某个内容， 那么该内容就失效。
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