ARP協議是網絡層協議，但並不同於IP協議。可以說，ARP協議是IP協議的底層協議，同時又是數據鏈路層的上層協議，每次發送IP數據包時，需要使用IP協議，而IP協議首先使用ARP模塊查詢目的地物理地址。ARP協議具體作用是進行IP和物理地址之間的轉換。
之所以進行IP與物理地址的轉換，是因爲IP層以IP地址作爲通信雙方的地址，而數據鏈路層是以物理地址(mac)作爲通信雙方的地址，傳輸時，發送方需要同時知道接收者的IP地址以及物理地址。IP層協議處理過後的數據，最終需要通過數據鏈路層來傳輸。一般應用中，我們往往只知道對方的IP地址，而對物理地址一概不知。假設沒有ARP協議，那麼就會出現無法傳輸的情況。在ARP協議出現以前，人們爲了解決這個問題，使用一種叫做“靜態映射”的辦法，它在本機電腦建立一個表格，記錄對應的ip地址與mac地址。每次發送時，查詢該表格，得到mac地址，從而完成傳輸。這種方法有侷限性，因爲IP地址與物理地址的對應並非一成不變的。某些時候，物理地址也會變化。比如一個機器可能會更換其網卡，結果得到一個新的物理地址。靜態映射就失效了。
沒有什麼可以阻擋人類前進的步伐。在靜態映射失效之後，互聯網從業者發明了ARP協議。它有另外一個名字，叫做“動態映射”，也是一種IP地址與物理地址的映射，但不是“靜態”的映射。主機只要在發送時知道IP地址或物理地址兩者中的一個。在ARP協議中，當一臺主機A知道對方的IP地址時，就可按照ARP協議生成一個ARP請求分組，然後A主機發送該請求分組，向局域網內所有其他主機發送該分組。
ARP協議分組的具體工作原理是：既然知道了對方IP地址，想得到局域網內與該IP地址對應的物理地址，而局域網內不止一臺電腦，發送方只好通過發送一個ARP請求分組，該分組包含自己的IP地址以及MAC地址，以及對方的IP地址，對方的物理地址不知道，空着。有了這三樣，其他主機接收到該分組之後，可以讀取其中的目的IP地址，拿自己的IP地址進行比對，如果兩者一致，則在該ARP分組中寫入自己的物理地址，再發送回去，這個過程統稱爲應答；如果不一樣，那麼直接丟棄該包裹，不應答。
除了上述這四樣最重要的東西，ARP分組還有許多內容。下圖是完整的ARP分組格式。
有一個地方值得注意，ARP分組並非通過IP協議傳輸，而是，本身就作爲數據被封裝在數據鏈路幀，通過數據鏈路幀傳輸，在該幀的類型字段中，將指出此幀所攜帶的數據是ARP分組，幀中源地址使用發送端的物理地址，目的地址使用物理廣播地址，即向局域網內所有其他主機發送該分組。這個幀，也稱爲請求幀。相應地，是應答幀，應答幀即上文中ARP應答包，根據上文的介紹，應答幀只是單播幀，只是一對一傳輸，而不是向請求幀那樣一對多。
ARP協議大致過程就是這樣了，有大俠在github上發佈了一個arp_joke代碼，是arp報文的一種應用。感興趣者可以殺過去看一看（https://github.com/Joinhack/arp_joke）。代碼中還有arp分組的結構體，我抄錄在下面。
struct ARP_HEADER{
unsigned short arp_hdr; /*ARP分組中的硬件類型，2字節，定義運行ARP的網絡的類型，以太網是類型1*/
unsigned short arp_pro; /*協議類型，2字節，定義上層協議類型，對於IPV4協議，該字段值爲0800*/
unsigned char arp_hln; /*硬件長度，8位字段，定義對應物理地址長度，以太網中這個值爲6*/
unsigned char apr_pln; /*協議長度，8位字段，定義以字節爲單位的邏輯地址長度，對IPV4協議這個值爲4*/
unsigned short arp_opt; /*16位字段，定義分組類型，是ARP請求（值爲1），或者ARP應答（值爲2）*/
unsigned char arp_sha[6]; /*發送端硬件地址，可變長度字段，對以太網這個字段是6字節長*/
unsigned char arp_spa[4]; /*發送端協議地址，可變長度字段，對IP協議，這個字段是4字節長*/
unsigned char arp_tha[6]; /*接受端硬件地址*/
unsigned long arp_tpa[4];/*接收端協議地址*/
};
具體的代碼實施過程，每一個IP分組，都要先經過ARP協議，查詢ARP模塊中高速緩存表，表中存有許多臨時的IP地址以及對應的物理地址，若找到相應接受端的物理地址，那麼直接發送該IP分組；否則，將發送ARP分組廣播報文，查找目的地址物理地址。最後再發送該IP分組。
如果不知道自己的IP地址，則可以使用RARP協議查詢，在網絡上，必然有一臺機器（路由器）知道該網絡內所有的IP地址，請求的機器上運行着RARP客戶程序，響應的機器運行着RARP服務器程序，藉助兩者，就可以查到自己的IP地址了。RARP分組格式完全與ARP協議相同。除了操作字段或者是3（請求標記），或者是4（回答標記）。此外，還有許多擴展協議，如BOOTP,DHCP協議，功能類似於ARP與RARP協議，只是它們能夠查詢到更多的信息，比如子網掩碼，路由器的IP地址，以及名字服務器的IP地址等等。