ARP協議的工作原理

ARP協議的作用是實現任意網絡層地址到任意物理地址轉換。工作原理是：

• 主機向自己所在網絡廣播一個ARP請求，該請求包含目標機器的網絡地址。
• 處于該網絡的其他所有機器都將收到這個ARP請求，但是只有被請求的目標機器回應。
• 此時，目標機器發送一個ARP應答（包含自己的物理地址）。

ARP報文（以太網）

# ARP請求與應答報文格式
| 硬件類型 | 協議類型 | 硬件地址長度 | 協議地址長度 |   操作    | 發送端以太網地址 | 發送端IP地址 | 目的端以太網地址 | 目的端IP地址 |2字節     2字節       1字節          1字節        2字節            6字節         4字節             6字節           4字節

各字段具體釋義：

• 硬件類型：定義物理地址類型，1表示為Mac地址。
• 協議類型：要映射的協議地址類型，0x800表示為IP地址。
• 硬件地址長度：Mac地址的長度為6。
• 協議地址長度：IPv4地址的長度為4。
• 操作：4種類型，ARP請求（值為1）、ARP應答（值為2）、RARP請求（值為3）、RARP應答（值為4）
• 其余字段表示指定通信雙方的以太網地址和IP地址，發送端填充除目的端以太網地址外的三個字段，構建ARP請求發送。
• 接收端發現ARP請求中目的端IP地址是自己的，就將自己的以太網地址填進去，然后交換兩個目的端地址和兩個發送端地址，構建ARP應答返回。（操作字段設置為2）

ARP報文的長度計算

# 報文長度  28字節
| 硬件類型 | 協議類型 | 硬件地址長度 | 協議地址長度 |   操作    | 發送端以太網地址 | 發送端IP地址 | 目的端以太網地址 | 目的端IP地址 |2字節  +   2字節  +   1字節    +     1字節     +   2字節     +     6字節     +    4字節    +       6字節     +      4字節    =    28字節# 攜帶ARP報文的以太網幀
報文長度（28） + 幀首尾（18） = 46字節# 部分要求以太網幀數據長度至少為46，故而有填充字節，即：
46 + 幀首尾（18） = 64字節

ARP高速緩存

ARP會維護一個高速緩存，其中包含經常訪問（比如網關地址）或最近訪問機器的IP地址到物理地址的映射。（避免重復ARP請求，提升發包速度）

注意：

• ARP請求與應答是從以太網驅動程序發出的。