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    arp地址解析协议工作原理

    arp地址解析协议工作原理

    Address Resolution Protocol (ARP) is auxiliary protocol used by Internet Protocol (IP). ARP is defined with RFC826 and gained main stream over computer networks. ARP is used to resolve IP address with MAC or hardware address of the network interface. As we know MAC address is used to identify nodes in a local network.

    地址解析协议(ARP)是Internet协议(IP)使用的辅助协议。 ARP由RFC826定义,并通过计算机网络获得了主流。 ARP用于解析带有MAC的IP地址或网络接口的硬件地址。 众所周知,MAC地址用于标识局域网中的节点。

    ARP如何工作 (How ARP Works)

    ARP resolution works very simple way. The source creates requests to get MAC address of the destination system. And the request is replied by the destination system by providing its IP address. In the following example we will examine a request for IP address 192.168.155.2 and reply from this IP address.

    ARP解析的工作方式非常简单。 源创建请求以获取目标系统的MAC地址。 然后,目标系统通过提供其IP地址来答复请求。 在以下示例中,我们将检查对IP地址192.168.155.2的请求,并从该IP地址进行回复。

    We will use following command in a Ubuntu linux box to print ARP packets in a verbose manner.

    我们将在Ubuntu Linux框中使用以下命令以详细方式打印ARP数据包。

    $ sudo tcpdump arp -XXX
    
    How ARP Works
    How ARP Works
    ARP如何工作

    We can see following conversation.

    我们可以看到以下对话。

    ARP, Request who-has 192.168.115.254 tell ubuntu
    
    ARP, Reply 192.168.115.254 is-at 00:50:56:ea:83:e2
    

    协议解析类型 (Protocol Resolution Types)

    As ARP is a simple protocol there is very little Protocol Resolution Types. We have all ready examined two of them.

    由于ARP是一个简单的协议,因此协议解析类型很少。 我们已经准备好检查其中的两个。

    • ARP Request

      ARP请求
    • ARP Response

      ARP响应
    • RARP Request

      RARP请求
    • RARP Response

      RARP响应

    We will detailed the RARP in the following parts.

    我们将在以下部分中详细介绍RARP。

    免费ARP (Gratuitous ARP)

    ARP protocol can be used for different purposes. One of them is to defend and own selected IP address. A node can check its previous IP address with a gratious ARP request. This will create an ARP request for its own IP address.

    ARP协议可用于不同目的。 其中之一是捍卫并拥有所选的IP地址。 节点可以通过免费的ARP请求检查其先前的IP地址。 这将为其自己的IP地址创建一个ARP请求。

    代理ARP (Proxy ARP)

    Proxy ARP is used to relay ARP packets to the other segments of the network. Normally ARP will be broadcasted to the current network segment but this may limit ARP request in some network topology where L2 segmentation exist. We can configure gateway or similar devices to relay ARP and act like a Proxy to the other part or segment of the network. Proxy ARP is considered a security issue because of the original node do not answer the ARP request.

    代理ARP用于将ARP数据包中继到网络的其他网段。 通常,ARP将广播到当前网段,但这可能会限制存在L2分段的某些网络拓扑中的ARP请求。 我们可以将网关或类似设备配置为中继ARP,并充当网络另一部分或网段的代理。 代理ARP被认为是安全问题,因为原始节点不回答ARP请求。

    反向ARP或RARP (Reverse ARP or RARP)

    In a normal scenario ARP is used to resolve MAC address by using IP address. But in some cases we may need to resolve IP address from MAC address. This can be accomplished by using Reverse ARP a.k.a. RARP. As stated previously there is Request and Response which is the same of the ARP protocol .

    在正常情况下,ARP用于通过IP地址解析MAC地址。 但是在某些情况下,我们可能需要从MAC地址解析IP地址。 这可以通过使用反向ARP或RARP来完成。 如前所述,请求和响应与ARP协议相同。

    • RARP Request

      RARP请求
    • RARP Response

      RARP响应
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    翻译自: https://www.poftut.com/what-is-address-resolution-protocol-arp-and-how-it-works/

    arp地址解析协议工作原理

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  • ARP:地址解析协议 一、简介 ARP(Address Resolution Protocol):地址解析协议,将 32位 的IP地址,解析为 48位 的物理地址 为什么需要ARP协议? 网络接口都有物理地址,链路层的数据帧交换需要定位出mac地址...

    ARP:地址解析协议

    一、简介

    ARP(Address Resolution Protocol):地址解析协议,将 32位 的IP地址,解析为 48位 的物理地址

    为什么需要ARP协议?

    • 网络接口都有物理地址,链路层的数据帧交换需要定位出mac地址是多少。
    • TCP/IP协议以IP地址作为基础,只知道目的主机的IP地址,内核(如以太网驱动)无法将数据帧发送给目的主机
    • ARP的作用:提供IP地址和MAC地址的动态映射关系

    二、ARP报文解析

    在这里插入图片描述

    解析:

    数据项 长度(byte) 说明
    destination/source addr 6/6 表示源/目的mac地址。如果mac地址每一位都为1,则表示 广播地址,当发送广播帧时,同一条cable上的所有物理网卡都会收到
    frame type 2 定义帧类型,ARP类型(包括request和reply)为 0x0806
    hard type 2 定义物理地址类型,如 值为1表示 Ethernet 类型
    prot type 2 定义协议类型,如 值为 0x0800表示IP地址类型
    hard size 1 定义物理地址大小,以太网地址为6
    prot size 1 定义协议大小,IP地址为4
    op 2 ARP request(值为1),ARP reply(值为2),RARP request(值为3),RARP reply(值为4)
    sender Ethernet addr 6 发送者的mac地址
    sender IP addr 4 发送者IP地址
    target Ethernet addr 6 接收者的mac地址
    target IP addr 4 接收者IP地址

    二、流程及抓包

    1、流程

    在这里插入图片描述

    1. FTP 客户端,调用 gethostbyname 函数,请求DNS解析,将域名解析为IP地址
    2. FTP 客户端调用TCP协议栈,和IP地址建立连接
    3. TCP 协议栈发送IP连接请求给目的主机
    4. 如果IP地址为本地连接网络,则IP报文可以直接发送给目的主机;如果IP地址为远端网络,则IP路由函数将IP报文发送给 下一跳路由器。这两种场景,IP报文都是发送给本地连接的路由器或主机
    5. ARP:将32位IP地址转化为48位物理地址,ARP请求广播到网络中。
    6. 在网络中发送 ARP request (如:who has 10.9.144.9? Tell 10.9.144.14)以太网帧,这个过程称为广播,是为了获取 目的IP 的mac地址,如上图中的虚线所示。
    7. 目的主机的以太网层接收到了广播之后,发现是在找自己,则发送 ARP Reply报文,告知FTP客户端mac 地址和ip地址的对应关系
    8. 发送者接收到 ARP reply,此时,已经知道了目的主机IP和mac地址的对应关系
    9. 发送IP报文给目的主机

    2、抓包举例

    本机ARP缓存如下:
    在这里插入图片描述

    ping相同子网的IP地址
    在这里插入图片描述

    wireshark抓包,ARP request 广播报文,目的mac地址为 00: 00: 00: 00: 00: 00;ARP reply报文回复mac地址为 00: ff: ca: 41: 0f: 16
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    三、命令及用法

    1、查看本机ARP缓存:arp -a

    • 通常,超时时间为 20 分钟,超过该时间,则会删除ARP缓存

    在这里插入图片描述

    2、arp -s 157.55.85.212 00-aa-00-62-c6-09

    在这里插入图片描述

    3、删除arp缓存:arp -d
    在这里插入图片描述

    四、问题

    1、为什么有了IP地址,还需要ARP协议,转换IP地址和MAC地址?

    因为在以太网协议中,数据传输依赖MAC地址,而非IP地址,因此需要ARP协议将IP地址转化为MAC地址。

    五、参考文献

    1. 书籍《TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols, W. Richard Stevens.》
    2. RFC 826
    3. TCP/IP协议–ARP协议(有了IP地址为什么还需要ARP协议)
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  • ARP是地址解析协议,它提供了32位IP地址到物理链路层的物理地址的映射关系。拿最常见的以太网来说,ARP将32位IP地址映射位48位的MAC物理地址。 下面我们来看看ARP协议在我们的一次请求中所起的作用。 1.应用程序FTP...

    什么是ARP

    ARP是地址解析协议,它提供了32位IP地址到物理链路层的物理地址的映射关系。拿最常见的以太网来说,ARP将32位IP地址映射位48位的MAC物理地址。
    下面我们来看看ARP协议在我们的一次请求中所起的作用。
    在这里插入图片描述

    1.应用程序FTP客户端调用函数getHostByName将主机名转换为32bit的IP地址。这个过程由DNS完成。
    2.FTP客户端请求TCP用到的IP地址建立连接。
    3.TCP发送一个连接请求分段到远端的主机,即用上述IP地址发送一份数据报。
    4.如果目录的主机在本地网络上,那么IP数据报可以直接送到目录的主机。如果母的主机在一个远程网络上,那么就通过IP选路函数确定位于本地网络上的下一站路由器地址,并让它转发IP数据报。
    5.假设是一个以太网,那么发送端主机必须把32bit的IP地址编程48bit的以太网地址。从逻辑Internet地址到对应的物理硬件地址需要进行翻译,这就是ARP的功能。
    6.ARP发送一份称作APR请求的以太网数据帧给一台网上的每个主机。
    7.目的主机的ARP层收到这份广播报文后,识别出这是发送端在寻问它的IP地址,于是发送一个ARP应答。这个ARP应答包含IP地址及对应的硬件地址。
    8.收到ARP应答后,使ARP进行请求-应答交换的IP数据报现在就可以发送了。
    9.发送IP数据报到目的主机。

    ARP协议的报文格式

    在这里插入图片描述

    • 以太网帧类型表示后面的数据类型。对于ARP请求或应答来说,该字段的值为0x0806。

    • 硬件类型表示硬件地址的类型,值为1表示以太网地址。

    • 协议字段表示映射的协议类型,值为0x800表示IP地址。

    • 硬件地址长度和协议地址长度分别指出硬件地址和协议地址的长度,字节为单位,对于以太网上的IP地址的ARP请求或应答来说,它们的值分别为6和4。

    • 操作字段指出四种操作类型,分别是ARP请求(1),ARP应答(2),RARP请求(3),RARP应答(4)。

    • 对于一个ARP请求来说,除目的端硬件地址外的所有其他字段都有填充值。当系统收到一份目的地址为本机的ARP请求报文后,它就把硬件地址填进去,然后用两个目的端地址分别替换两个发送端地址,并把操作字段置为2,最后把它发送出去。

    要点总结

    在这里插入图片描述

    RARP

    RARP是ARP的逆过程,具有本地磁盘的系统引导时,一般是从磁盘上的配置文件读取IP地址的,对于许多无盘系统,在引导时用RARP来获取IP地址。

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  • 地址解析协议 (ARP) 通过解析网路层地址来找寻数据链路层地址的一个在网络协议包中极其重要的网络传输协议。 ARP通过网络地址(例:IPv4)来定位MAC地址 (也称为乙太地址)。 ARP已经在很多网路层和数据链接层...

    地址解析协议 (ARP) 是通过解析网路层地址来找寻数据链路层地址的一个在网络协议包中极其重要的网络传输协议。 


    ARP是通过网络地址(例:IPv4)来定位MAC地址 (也称为乙太地址)。 

    ARP已经在很多网路层和数据链接层之间得以实现,包括IPv4ChaosnetDECnet和Xerox PARC Universal Packet (PUP) 使用IEEE 802标准, 光纤分布式数据接口X.25帧中继异步传输模式 (ATM), IEEE 802.3IEEE 802.11标准上IPv4占了多数流量。

    IPv6邻居发现协议 (NDP)用于代替地址解析协议。


    以太网协议中规定,同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。而在TCP/IP协议中,网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。这就导致在以太网中使用IP协议时,数据链路层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中,只包含目的主机的IP地址。于是需要一种方法,根据目的主机的IP地址,获得其MAC地址。这就是ARP协议要做的事情。所谓地址解析(address resolution)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。


    另外,当发送主机和目的主机不在同一个局域网中时,即便知道目的主机的MAC地址,两者也不能直接通信,必须经过路由转发才可以。所以此时,发送主机通过ARP协议获得的将不是目的主机的真实MAC地址,而是一台可以通往局域网外的路由器的MAC地址。于是此后发送主机发往目的主机的所有帧,都将发往该路由器,通过它向外发送。这种情况称为委托ARP或ARP代理(ARP Proxy)

    点对点链路中不使用ARP,实际上在点对点网络中也不使用MAC地址,因为在此类网络中分别已经获取了对端的IP地址。

    数据包结构

    地址解析协议的消息格式很简单,仅包含单一的地址解析请求或响应。ARP 消息的长度取决于上下两层地址的大小,上层地址由所使用的网络协议类型(通常是 IPv4)决定,下层地址则由上层协议所使用的硬件或虚拟链路层的类型决定。消息的报头中包含了这些类型以及对应的地址长度信息,此外还包含了表示请求(1)和应答(2)的操作码。数据包的有效负载为收发双方的硬件地址、协议地址,总计四个地址。

    为了把IP地址映射到48位以太网地址用于传输,需要一个体现地址转换协议的包格式。

    以太网传输层

    • 目标以太网地址:目标MAC地址。FF:FF:FF:FF:FF:FF (二进制全1)为广播地址。
    • 源以太网地址:发送方MAC地址。
    • 帧类型:以太类型,ARP为0x0806。

    以太网报文数据

    • 硬件类型:如以太网(0x0001)、分组无线网
    • 协议类型:如IP网际协议(0x0800)、IPv6(0x86DD)。
    • 硬件地址长度:每种硬件地址的字节长度,一般为6(以太网)。
    • 协议地址长度:每种协议地址的字节长度,一般为4(IPv4)。
    • 操作码:1为ARP请求,2为ARP回显,3为RARP请求,4为RARP应答。
    • 源硬件地址:n个字节,n由硬件地址长度得到,一般为发送方MAC地址。
    • 源协议地址:m个字节,m由协议地址长度得到,一般为发送方IP地址。
    • 目标硬件地址:n个字节,n由硬件地址长度得到,一般为目标MAC地址。
    • 目标协议地址:m个字节,m由协议地址长度得到,一般为目标IP地址。

    报文格式

    长度(位)4848161616881648324832
    数据类型目标以太网地址源以太网地址帧类型硬件类型协议类型硬件地址长度协议地址长度操作码源硬件地址源协议地址目标硬件地址目标协议地址
    组成14字节 以太网首部28字节 ARP请求/应答

    原理

    在Windows命令行查看ARP缓存表

    在每台安装有TCP/IP协议的电脑或路由器里都有一个ARP缓存表,表里的IP地址与MAC地址是一对应的,如下表所示。

    主机名称IP地址MAC地址
    A192.168.38.1000-AA-00-62-D2-02
    B192.168.38.1100-BB-00-62-C2-02
    C192.168.38.1200-CC-00-62-C2-02
    D192.168.38.1300-DD-00-62-C2-02
    E192.168.38.1400-EE-00-62-C2-02
    .........

    以主机A(192.168.38.10)向主机B(192.168.38.11)发送数据为例。

    1.当发送数据时,主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到就知道目标MAC地址为(00-BB-00-62-C2-02),直接把目标MAC地址写入里面发送就可。


    2.如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址,主机A就会在网络上发送一个广播(ARP request),目标MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”,这表示向同一网段内的所有主机发出这样的询问:“192.168.38.11的MAC地址是什么?”


    3.网络上其他主机并不响应ARP询问,只有主机B接收到这个帧时,才向主机A做出这样的回应(ARP response):“192.168.38.11的MAC地址是00-BB-00-62-C2-02”,此回应以单播方式。这样,主机A就知道主机B的MAC地址,它就可以向主机B发送信息。同时它还更新自己的ARP高速缓存(ARP cache),下次再向主机B发送信息时,直接从ARP缓存表里查找就可。


    ARP缓存表采用老化机制,在一段时间内如果表中的某一行没有使用,就会被删除,这样可以大大减少ARP缓存表的长度,加快查询速度。


    转自**百科。

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