ARP(Address Resolution Protocol) -----地址解析協議。根據百度百科:” ARP，即地址解析協議，實現通過IP地址得知其物理地址。在tcp/ip網絡環境下，每個主機都分配了一個32位的IP地址，這種互聯網地址是在網際範圍標識主機的一種邏輯地址。爲了讓報文在物理網路上傳送，必須知道對方目的主機的物理地址。這樣就存在把IP地址變換成物理地址的地址轉換問題。以以太網環境爲例，爲了正確地向目的主機傳送報文，必須把目的主機的32位IP地址轉換成爲48位以太網的地址。這就需要在互連層有一組服務將IP地址轉換爲相應物理地址，這組協議就是ARP協議。”
詳見rfc826中的定義：
Presented here is a protocol that allows dynamic distribution of the information needed to build tables to translate an address A in protocol P's address space into a 48.bit Ethernet address.
注：P指的是一臺設備。
arp其實就將32位ip地址解析成48位的mac地址。因爲鏈路層不識別ip地址，另外mac地址具有唯一性。Arp用的很廣，從硬件類型就可以看出，常見的支持ethernet,frame-relay,atm,hdlc等，個人認爲，只要是ma（multi-access）都需要arp。但在p2p環境中，就不需要arp了，因爲在p2p環境中（比如ppp），他只要將報文從接口中扔出即可，接受者只有對方。撥號（pppoe）也是如此。
先看看ARP數據包的格式：
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Dest mac
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Sou
mac
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type
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Hardware
type
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Protocol
type
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Hardware
size
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Protocol
size
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opcode
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Sender
mac
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Sender
ip
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Target
mac
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Target
ip
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從硬件類型（hardware type）開始就是ARP數據包了，前面是以太網的幀頭。
先看各個字段
硬件類型（hardware type）爲16bit,指定了硬件類型，常見的有：
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編號
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硬件類型
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1
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以太網
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15
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幀中繼
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16
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hdlc
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17
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ATM(異步傳輸模式)
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20
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串型鏈路
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協議類型（protocol type）爲16bit.，指定了發送者映射到硬件地址（在ethernet中的mac地址，hdlc中的pvc等）的網絡層協議。
Ip 爲0X0800（這裏與以太網的frame頭中的type字段很相似，這裏標識的是上層的用的是什麼傳輸協議來封裝，比如說ip, ipv6, ipx, appletalk 等）
硬件地址大小（hardware address size）爲8個bit，指定了硬件地址的大小（ethernet中的mac地址大小，mac爲6（字節））
協議地址大小（protocol address size）爲8個bit，指定了網絡層地址的大小（ipv4爲4（字節））
操作（opcode）爲16個bit，指明這個arp數據包是arp request (1)還是 arp reply（2）。還有反轉arp request（8），反轉 arp reply（9）。
發送者硬件地址（sender hardware address）爲48個bit-----這裏以 ethernet 爲例
發送者網絡層地址 （sender ip address）爲32個bit ------這裏以ip 爲例
目的者硬件地址（target hardware address）爲48個bit
目的者網絡層地址（target ip address）爲32個bit
看看arp request包
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Arp reply包
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免費arp
免費arp即鏈路中的設備將自己的ip地址做爲目的地址來發送arp請求，設備是很不願意收到這樣的arp回覆的，如果收到說明鏈路中有設備與自己的ip地址相同。
主要作用：
1、 檢查鏈路中是否有重複地址
2、 用於hsrp中standby---》active
其實每個配置了ip地址的設備剛開機或者剛連接到鏈路上，都會發送免費arp
看看windows主機發送的免費arp：
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再看看router發送的免費arp
cisco
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路由器與主機發送的免費arp並不一致。而且個數也不相同。主機是一次發送3個request 包。而router是一次發2個relay 包。也許router之間是不會將免費arp放進自己的arp緩存中，而主機可能將router發送的免費arp放進自己的arp緩存中，可能hsrp中設備更改standby---》active狀態就是這樣更改主機的arp緩存的吧（這個與arp欺騙很相似）
如果設備沒有配置ip地址，他會發送免費arp嗎？
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答案是不會。
看看router收到免費arp是否放進自己的arp-cache中
其實arp-cache的作用就是方便再一段時間再去訪問該設備不需要去請求對方的mac地址，節省鏈路的帶寬與cpu的處理------很多地方都是這樣。爲高速包交換
看topology
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R1與R2、R3爲192.168.1.0/24
R2與R4爲24.1.1.0/24
R3與R4爲34.1.1.0/24
R4的lookback1 地址爲4.4.4.4
那些ARP包會被設備放進自己的ARP-CACHE中
R2上面開啓debug arp
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首先是免費arp，R2收到R3的免費arp，但是並沒有放進arp緩存。
請求目的mac的請求者與被請求者
這裏以R1請求R2的mac地址，與R3請求R1的mac地址爲例
先清空arp-cache
R1
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R2
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R3
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首先R1請求R2的mac地址
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訪問後R1的arp-cache
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R2的ARP-Cache
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無關人----R3的arp-cache
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然後R3請求R1的mac地址
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R3訪問R1後訪問後，R1的arp-cache
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R3訪問R1後訪問後，R2的arp-cache
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R3訪問R1後訪問後，R3的arp-cache
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總結：
ARP數據包是一個broadcast frame, 整個broadcast domain中所以的設備都會收到。只有請求者與應答者會 將對方的ip-mac的映射放進自己的arp-cache中，而其他設備解包後丟棄，不會放進自己的arp-cache中。如果自己arp-cache中有該映射的ip地址，後接受的會覆蓋先接受的。
代理arp
代理arp應該算是一種arp欺騙，網關設備向主機或者網段之間的其他設備作出的一個代理應答。因爲router並不轉發廣播包，而且有去往目的的路由。所以將自己與之直連的接口的mac地址和目的設備的ip地址做一個映射來應答請求的設備。
這裏讓我想起來，紅頭髮曾經遺留的一道題目：下一
條是直連設備的ip地址與下一條是自己的接口有什麼不同。
根據上面的top
我在R1配置一條靜態路由
R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.2
與
R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 fa 0/0
現在在R1上面去訪問R4的lookback0地址：4.4.4.4
先是配置成
R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.2
而且開啓了proxy ARP(default開啓)
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R1訪問目的地址爲4.4.4.4後的arp-cache
R1請求的是gateway的mac地址（裏面沒有用到proxy arp），只是將數據包扔給Gateway,由Gateway來轉發（這裏不管目的是什麼網段，都交由GATEWAY, 如果Gateway路由表裏面沒有到達的路由，就會回覆一個icmp報文：目的不可達）
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將前面那條default route no掉，配置成
R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 fa 0/0
再去訪問4.4.4.4
R1請求4.4.4.4的設備的mac地址，這時R2與R3同時將自己的mac給予迴應（這裏就是代理arp）
收到2個arp reply
先是R3迴應的：
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再是R2迴應的：
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看R3的迴應的ARP報文，還出現了多個ip地址映射成一個mac地址。而後迴應的ARP,會取代先形成的映射（ip地址相同的），與arp欺騙差不多吧
看R2 debug結果
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R1訪問4.4.4.4成功，Arp-Cache中出現4.4.4.4映射的MAC(是R2做的Proxy Arp)
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總結：這裏都能訪問目的網段，有什麼問題呢。這裏配置下一條爲接口的，誰後迴應arp，將誰的mac與目的網段做映射，如果在R2與R4之間設置了加密，而你卻走R3,如果R3是一個非法者，R1發送的包全給R3監聽了。
既然開啓proxy arp都可以訪問，現在關閉proxy arp功能，R2關閉後debug的結果
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R3關閉Proxy ARP:
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R2與R3關閉Proxy Arp後，R1訪問4.4.4.4
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壓根就沒有設備迴應R1的ARP request ,R1都沒有封裝成功。
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將默認路由的下一下換成R2的ip地址，R2成爲R1的網關：
R1的ARP Request
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R2的ARP Reply：
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結果看到了吧，ping成功了。在看R1的Arp-cache:
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本來想做個Arp欺騙的實驗，可以環境搭建不起來，就說說原理吧：
就上面的top：
R1是主機，R2是Gateway，R3做爲***者，R3主動向R1發送Arp relay報文，發送者的ip 地址是R2的地址（192.168.1.2）,而發送者的mac是自己的mac地址，R1收到後會覆蓋之前R2的IP地址與MAC地址映射，將R2的IP地址與R3的MAC地址形成映射。而R1要向其他網段訪問，就不會將數據包發給R2，而是R3，這個過程就是ARP欺騙。
本文到此結束，寫的比較倉促，有不對的地方請指正，謝謝
