【菜鸡常见网络问题汇总】之:ARP详解

2024-02-21 20:12

本文主要是介绍【菜鸡常见网络问题汇总】之:ARP详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

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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