【菜鸡常见网络问题汇总】之：ARP详解
ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。
一、ARP的由来
ARP地址解析协议由互联网工程任务组（IETF）在1982年11月发布的RFC 826中描述制定。 地址解析协议是IPv4中必不可少的协议，而IPv4是使用较为广泛的互联网协议版本。
二、ARP工作层面
OSI模型把网络工作分为七层，IP地址在OSI模型的第三层，MAC地址在第二层，彼此不直接打交道。在通过以太网发送IP数据包时，需要先封装第三层（32位IP地址）、第二层（48位MAC地址）的包头，但由于发送时只知道目标IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二、三层，所以需要使用地址解析协议。使用地址解析协议，可根据网络层IP数据包包头中的IP地址信息解析出目标硬件地址（MAC地址）信息，以保证通信的顺利进行。
三、ARP工作过程
主机A的IP地址为192.168.0.1
主机B的IP地址为192.168.0.2
当主机A要与主机B通信时，地址解析协议可以将主机B的IP地址（192.168.0.2）解析成主机B的MAC地址，以下为工作流程：
1、根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.0.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。
2、如果主机A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问192.168.0.2的硬件地址，从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。
3、主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。
4、主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。
5、当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP通信了。
四、常见ARP类别及作用
1、正向ARP：已知对方ip地址，去请求对方mac地址。
2、反向ARP：已知对方mac地址，去请求对方IP地址。
3、免费ARP：DAD地址冲突检测（源目ip都是自己地址）、vrrp主备切换（用于刷新下游设备MAC地址表）。
4、代理ARP：路由式代理（VLAN内代理 VLAN间代理 ）。
五、ARP miss消息、ARP临时表项
1、ARP miss : 如果报文的目的地址和设备三层接口地址在同一个网段，正常情况下会查找arp进行直接转发，如果查找不到arp表项，就会上送CPU触发ARP-MISS流程来学习ARP。
2、ARP临时表项：上层软件收到ARP Miss消息后，首先生成一个ARP假表项发送给设备，防止相同的ARP Miss消息不断上报；然后上层软件发送ARP请求报文，在收到回应后，用学习到的ARP表项替换原有的假表项发送给设备，流量可以正常转发。
六、ARP表项固化和严格学习
1、ARP表项固化：网关设备在第一次学习到ARP以后，不再允许用户更新此ARP表项或只能更新此ARP表项的部分信息，或者通过发送单播ARP请求报文的方式对更新ARP条目的报文进行合法性确认。
2、ARP表项严格学习：是指只有本设备主动发送的ARP请求报文的应答报文才能触发本设备学习ARP，其他设备主动向本设备发送的ARP报文不能触发本设备学习ARP，这样，可以拒绝大部分的ARP报文攻击。
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