ARP-Address Resolution Protocol-地址解析协议
主要内容摘自：图解TCP/IP
ARP是一种解决地址问题的协议。以目标IP地址为线索，用来定位下一个应该接受数据分包的网络设备的mac地址。
如果目标主机不在同一个链路上时，可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址。
不过ARP只适用于IPv4，不能用于IPv6。IPv6可以用ICMPv6替代ARP发送邻居探索消息。
ARP的工作机制
ARP是如何知道MAC地址的呢？简单地说，ARP是借助ARP请求与ARP响应两种类型的包确定MAC地址的。
从一个IP地址发送ARP请求包以了解其MAC地址（同时ARP请求包也将自己的MAC地址告诉了对方），目标地址将自己的MAC地址填入其中的ARP响应包返回到IP地址。由此，可以通过ARP从IP地址获得MAC地址，实现链路内的IP通信。
不是每次发送一个IP数据报都要进行一次ARP请求，接收端主机缓存MAC地址，提高效率，避免不必要的网络流量。
记录IP地址与MAC地址对应关系的数据库叫做ARP表。在UNIX或windows中可以通过“arp -a”命令获取该表信息。每执行一次ARP，其对应的缓存内容都会被清除。此外，MAC地址的缓存是有一定期限的。超过这个期限，缓存的内容将被清除。
ARP包格式
RARP
RARP (Reverse Address Resolution Protocol)是将ARP反过来，从MAC地址定位IP地址的一种协议。
一般用于向RARP服务器获取IP地址。
代理ARP
通常ARP包会被路由器隔离，但是采用代理ARP（proxy ARP）的路由器可以将ARP请求转发给邻近的网段。由此，两个以上的网段的节点之间可以像在同一个网段中一样进行通信。
在目前的TCP/IP网络中，一般情况下用路由器连接多个网络时，会在每个网段上定义各自的子网，从而进行路由控制。然而，对于那些不支持设定子网掩码的老设备来说，不适用代理ARP，有时就无法更好地适用网络。
ARP命令
一般执行arp -a即可显示所有网口mac。windows mac如下，-s添加，-d删除，-a显示。
ARP -s inet_addr eth_addr [if_addr]
ARP -d inet_addr [if_addr]
ARP -a [inet_addr] [-N if_addr] [-v]
ARP包解析
通过wireshark抓取arp包。
arp请求包
arp响应包
免费ARP
免费ARP，也叫Gratutious ARP、无故ARP。这种ARP不同于一般的ARP请求，它的Sender IP和Target IP字段是相同的，相当于是请求自己的IP地址对应的MAC地址。
发送免费ARP的主机或者设备，往往并不希望收到一个ARP应答。因为若是收到了，说明网络上有人使用相同的IP，这会造成IP冲突。
免费ARP是一个广播ARP请求报文。
ARP announcement
ARP announcement： 用于昭示天下（LAN）本机要使用某个IP地址了，是一个SenderIP和Traget IP填充的都是本机IP地址的ARP request。这会让LAN(VLAN)中所有主机都会更新自己的ARP cache，将IP地址映射到发送者的MAC地址
地址冲突检测（ACD）
Gratuitous ARP发现地址冲突后什么都不能做，只能提示用户发生了地址冲突。所以RFC5227提出了一个新的机制：ACD（Address Conflict Detection）
ACD可以对地址冲突做出反应，ACD定义了ARP probe和ARP announcement两种ARP包（都是ARP request，只是填充内容不太一样）
ARP probe：用于检测IP地址冲突，Sender IP填充为0，填充为0是为了避免对其他主机的ARP cache造成污染（因为可能已经有主机正在使用候选IP地址了，不要影响别人的正常通行嘛），Target IP是候选IP地址（即本机想要使用的IP地址）
ARP announcement：用于昭示天下（LAN）本机要使用某个IP地址了，是一个SenderIP和Traget IP填充的都是本机IP地址的ARP request。这会让LAN(VLAN)中所有主机都会更新自己的ARP cache，将IP地址映射到发送者的MAC地址。
ACD流程
1． 网卡启动时（或者从睡眠状态恢复，或者链接建立时）会发送一个ARP probe。（为了避免多个网卡同时启动同时发ARP probe造成拥塞，有一个拥塞避免策略，不会立刻发送ARP probe，单个网卡的多个probe也不会连续发送，会有间隔时间）
2． 发送主机可能收到ARP reply或者ARP probe，如果收到了ARP reply，说明候选IP地址已经有主机在用了。如果收到了一个Target IP地址为候选IP的ARPprobe，说明另外一个主机也同时想要使用该候选IP地址。这种情况下，两个主机都会提醒用户出现了IP地址冲突。然后进行地址冲突处理（见后面）
3． 如果上述两种ARP包都没有收到，说明候选IP地址可用。主机发送一个ARP announcement，告诉其他主机这个候选IP有人用了，这个ARP request会让LAN（VLAN）中其他主机更新ARP cache。
4． 系统运行期间，ACD是一直在运行的，这点与Gratuitous ARP不同。主机会一直检测收到的ARP reqeust 和ARP reply，判断Sender IP域是否和本机IP地址一样，如果一样说明有主机也在用这个IP地址了。然后需要进行地址冲突处理。（见下面）
地址冲突处理：《RFC5527》提供了三种可选的解决机制：1）放弃使用该IP地址，2）发送一个ARP announcement来进行IP地址“守卫”，如果冲突仍然继续存在，放弃使用这个IP。3）无视冲突，继续使用这个IP。
3. 免费ARP
