一、ARP协议的基本概念
1、定义:ARP即Address Resolution Protocol,是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议,主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机,并接收返回消息,以此确定目标的物理地址;收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。
2、作用:主要用于在局域网中查找目标设备的物理地址,以确保数据包能够正确地从源设备传递到目标设备,当一台计算机需要与另一台计算机进行通信时,它通常知道目标计算机的IP地址,但需要通过ARP协议来获取其对应的MAC地址。
二、ARP协议的工作原理
1、检查ARP缓存:当设备A需要向设备B发送信息时,会先查看自己的ARP缓存表中是否有设备B的IP地址对应的MAC地址,如果有,则直接使用该MAC地址封装数据帧并发送给设备B。
2、广播ARP请求:如果ARP缓存表中没有设备B的MAC地址,设备A会在本地网络上广播一个ARP请求报文,询问“谁拥有IP地址X,请告诉我你的MAC地址”,该请求报文中包含了设备A的IP地址和MAC地址,以及需要查询的设备B的IP地址。
3、单播ARP响应:网络中的其他设备收到ARP请求后,会检查请求中的目标IP地址是否与自己的IP地址匹配,如果匹配,设备B会向设备A单播发送一个ARP响应报文,其中包含了设备B的MAC地址。
4、更新ARP缓存:设备A收到ARP响应报文后,会将设备B的IP地址和MAC地址的映射关系存储在自己的ARP缓存表中,以便后续通信使用。
三、ARP缓存表
1、动态ARP表项:由ARP协议通过ARP报文自动生成和维护,可以被老化,可以被新的ARP报文更新,可以被静态ARP表项覆盖,每个动态ARP缓存项的潜在生命周期是10分钟,新加到缓存中的项目带有时间戳,如果某个项目添加后2分钟内没有再使用,则此项目过期并从ARP缓存中删除;如果某个项目已在使用,则又收到2分钟的生命周期;如果某个项目始终在使用,则会另外收到2分钟的生命周期,一直到10分钟的最长生命周期。
2、静态ARP表项:通过手工配置和维护,不会被老化,不会被动态ARP表项覆盖,可以限制和指定IP地址的设备通信时只使用指定的MAC地址,增加通信的安全性,静态ARP表项分为短静态ARP表项和长静态ARP表项,在配置长静态ARP表项时,除了配置IP地址和MAC地址项外,还必须配置该ARP表项所在VLAN和出接口,长静态ARP表项可以直接用于报文转发,在配置短静态ARP表项时,只需要配置IP地址和MAC地址项,如果出接口是三层以太网接口,短静态ARP表项可以直接用于报文转发;如果出接口是VLAN虚接口,当要发送IP数据包时,先发送ARP请求报文,如果收到的响应报文中的源IP地址和源MAC地址与所配置的IP地址和MAC地址相同,则将接收ARP响应报文的接口加入该静态ARP表项中,之后就可以用于IP数据包的转发。
四、无故ARP
无故ARP是指主机发送ARP查询(广播)自己的IP地址,当ARP功能被开启或者是端口初始配置完成,主机向网络发送无回报的ARP来查询自己的IP地址确认地址唯一可用,作用如下:
1、确定网络中是否有其他主机使用了相同的IP地址,如果有应答则产生错误消息。
2、可以做更新ARP缓存用,网络中的其他主机收到该广播则在缓存中更新条目,收到该广播的主机无论是否存在与IP地址相关的条目都会强制更新,如果存在旧条目则会将MAC更新为广播包中的MAC。
五、代理ARP
代理ARP是ARP协议的一个变种,对于没有配置缺省网关的计算机要和其他网络中的计算机实现通信,网关收到源计算机的ARP请求会使用自己的MAC地址与目标计算机的IP地址对源计算机进行应答,代理ARP就是将一个主机“作为”另一个主机对收到的ARP请求进行应答,它能使得在不影响路由表的情况下添加一个新的Router,使子网对该主机来说变得更透明化,同时也会带来了巨大的风险,如ARP欺骗和无法对网络拓扑进行网络概括等。
六、ARP攻击
基于ARP协议的工作特性,黑客向对方计算机不断发送有欺诈性质的ARP数据包,数据包内包含有与当前设备重复的Mac地址,使对方在回应报文时,由于简单的地址重复错误而导致不能进行正常的网络通信,一般情况下,受到ARP攻击的计算机会出现两种现象:不断弹出“本机的XXX段硬件地址与网络中的XXX段地址冲突”的对话框;网络速度变慢,时断时续甚至瘫痪,影响数据的传输效率。
相关问题解答
1、ARP协议工作在哪一层?
答:ARP协议工作在网络层。
2、ARP协议的作用是什么?
答:ARP协议的主要作用是根据IP地址获取物理地址,确保数据包能够正确地从源设备传递到目标设备,在局域网中,设备经常需要相互通信,ARP协议通过将IP地址解析为对应的MAC地址,使得数据能够在局域网内正确地进行交换,ARP协议还可以用于检测和解决地址冲突,帮助管理员发现网络中的IP地址冲突问题。
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