ARP协议的工作原理

ARP协议的作用是实现任意网络层地址到任意物理地址转换。工作原理是：

• 主机向自己所在网络广播一个ARP请求，该请求包含目标机器的网络地址。
• 处于该网络的其他所有机器都将收到这个ARP请求，但是只有被请求的目标机器回应。
• 此时，目标机器发送一个ARP应答（包含自己的物理地址）。

ARP报文（以太网）

# ARP请求与应答报文格式
| 硬件类型 | 协议类型 | 硬件地址长度 | 协议地址长度 |   操作    | 发送端以太网地址 | 发送端IP地址 | 目的端以太网地址 | 目的端IP地址 |2字节     2字节       1字节          1字节        2字节            6字节         4字节             6字节           4字节

各字段具体释义：

• 硬件类型：定义物理地址类型，1表示为Mac地址。
• 协议类型：要映射的协议地址类型，0x800表示为IP地址。
• 硬件地址长度：Mac地址的长度为6。
• 协议地址长度：IPv4地址的长度为4。
• 操作：4种类型，ARP请求（值为1）、ARP应答（值为2）、RARP请求（值为3）、RARP应答（值为4）
• 其余字段表示指定通信双方的以太网地址和IP地址，发送端填充除目的端以太网地址外的三个字段，构建ARP请求发送。
• 接收端发现ARP请求中目的端IP地址是自己的，就将自己的以太网地址填进去，然后交换两个目的端地址和两个发送端地址，构建ARP应答返回。（操作字段设置为2）

ARP报文的长度计算

# 报文长度  28字节
| 硬件类型 | 协议类型 | 硬件地址长度 | 协议地址长度 |   操作    | 发送端以太网地址 | 发送端IP地址 | 目的端以太网地址 | 目的端IP地址 |2字节  +   2字节  +   1字节    +     1字节     +   2字节     +     6字节     +    4字节    +       6字节     +      4字节    =    28字节# 携带ARP报文的以太网帧
报文长度（28） + 帧首尾（18） = 46字节# 部分要求以太网帧数据长度至少为46，故而有填充字节，即：
46 + 帧首尾（18） = 64字节

ARP高速缓存

ARP会维护一个高速缓存，其中包含经常访问（比如网关地址）或最近访问机器的IP地址到物理地址的映射。（避免重复ARP请求，提升发包速度）

注意：

• ARP请求与应答是从以太网驱动程序发出的。