需求：
在以太网中，一个主机和另一个主机进行通信，需要对数据进行封装，当封装到数据链路层时，需要知道对方的MAC地址才能完成最终的标准。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过ARP(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。
概述及原理
ARP（Address Resolution Protocol），地址解析协议；作用：把IP地址解析为MAC地址，也就是已知IP求对方MAC。ARP协议分为代理ARP，反向ARP，免费ARP。
同一网段
1、查看ARP表。PC要和目标通信就要知道目标的MAC地址，ARP表记录了网段内IP地址和MAC地址的映射关系，所以PC 会首先查看自己的ARP表，如果表中有记录，则会使用记录中的MAC地址通信，如果没有，就会使用ARP 协议，获取MAC地址
2、发送ARP请求，源MAC地址是自己，目标MAC地址是全F的广播地址
3、交换机收到目标地址为全F的数据帧，会将该数据帧洪泛，从其他端口转发
4、收到该数据帧的PC，会检查目标IP地址是不是自己，如果不是则丢弃，如果目标IP是自己，则会回复一个 ARP应答，源MAC地址是自己，目标MAC地址对方 。
5、PC收到ARP应答消息后，将该IP地址和MAC地址的映射添加到ARP表中，然后使用请求到的MAC地址与对方通信
不同网段
不同网段之间的通信会使用代理ARP，如果通信的双方不再同一个网段，网关会代理通信双方的MAC地址，进行通信
1、解析网关。如果向不同网段通信，首先查看本地是否有网关IP地址及网关的MAC地址，如果有，则将数据帧发往网关，交给网关处理
2、ARP请求。如果本地不存在网关，那么会发送ARP请求，该请求仍是广播
3、ARP应答。网络中的PC收到后数据包后，查看目标IP地址不是自己直接丢弃；
网关看到目标IP，若该ARP请求的目标IP地址为自己的直连网段，并且目标的MAC地址在自己的缓存表中，则会把自己的接口MAC地址伪装成被请求的MAC，然后向请求者发送ARP应答；如果缓存表中没有请求的内容，网关会向局域网中发送ARP请求得到该内容。
如果该目标IP不是本地的直连网段，则网关设备会代理请求者根据路由表寻找直连目标IP网段的设备（每经过一台路由器，源目MAC都会被替换），找到直连设备后继续上步操作。
4、PC通信。PC收到ARP应答后，就会向目标MAC地址发送数据帧，该数据帧的目标MAC地址是网关
ARP请求过程
ARP表
ARP表：记录了MAC地址和IP地址的映射关系。
表项分类：
动态表项：通过ARP协议学习，能被更新，缺省老化时间120s
静态表项：手工配置，不能被更新，无老化时间的限制，静态表项可以防止ARP的毒化攻击
ARP报文
ARP报文：
Hardware type：二层协议
Protocol type：三层协议
Hardware size：6字节-地址大小
Protocol size：4字节-地址大小
Opcode ： 报文类型
Sender MAC address ：发送者MAC地址
Sender IP address ：发送者IP地址
target MAC address ：目标MAC地址
ARP请求包 ：
ARP应答包：
免费ARP
设备主动使用自己的IP地址作为目的IP地址发送ARP请求 ，这也是一个广播报文。
免费ARP的作用
1、IP地址冲突检测： 当设备接口变为UP时，会主动发送免费ARP，如果收到ARP应答，则表明网络中有IP地址冲突，设备周期 性发送免费ARP，直到冲突解除
2、通告新的MAC地址： 如果MAC地址发生变更，为了快速的告知其它设备，可以发送免费ARP
3、VRRP备份： 发生主备变换后，MASTER设备会广播发送一个免费ARP
数据包
代理ARP
一般在不同网段通信之间使用，由启动了代理ARP功能的网关/下一跳设备代为应答ARP请求，该ARP请求的是其他IP对应的MAC地址。
回应ARP请求的条件：
本地有去往目的IP的路由表
收到该ARP请求的接口与去往目的IP的出接口不是同一个接口
在不同网段的主机进行通信时，首先会使用ARP请求网关设备的MAC，然后网关设备代理完成后续的工作，当我们使用192.168.1.1去ping 192.168.2.1时，可以看到主机会先使用ARP请求网关192.168.1.254的MAC地址，然后直接完成ping的操作，这我们就可以知道是网关设备完成了代理。
反向ARP
RARP（Reverse Address Resolution Protocol ）反向地址解析协议
作用：把MAC地址解析为IP地址
场景：用于无盘工作站
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