地址解析协议ARP

ARP协议(Address Resolution Protocol)，从IP地址映射到MAC地址。

主机的通信在局域网之间可以通过MAC地址来进行通信。而在网络层是通过IP地址来辨识主机的，所以一台主机会有一个IP地址和MAC地址。
然而互联网是由一个个局域网组成的，当两台主机要进行跨网通信的时候，光靠一个IP地址或者一个MAC是不够的，所以需要两者一起工作，即将MAC地址和IP地址进行绑定，实现跨网通信。那么工作的时候也就需要将两个地址进行解析。

基于IP地址和MAC地址，可以有两种解析方式：

1、直接映射
2、动态绑定

因为IP地址的长度为4个字节，MAC地址为6个字节。用直接映射，IP的地址空间不足以映射所有的MAC的地址，所以必须使用动态绑定的方法，相应的协议为ARP。

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ARP的思想就是：

广播询问，单播回应

用点名的思维来考虑，就是老师向所有学生报某个学生的名字，对应的某个学生就会喊到。
而在局域网中，具体的步骤如下：

主机A向主机B发送数据，主机A不知道主机B的MAC地址
于是主机A向全体发送一个广播请求，询问“谁的IP地址是IPb，请把MACb的地址告诉我”
其他主机接受到广播请求，发现不是询问自己的MAC地址，就会忽略；只有主机B会做出回应，将自己的MAC地址告诉A

总结：
1）发送发主机发送一个ARP请求报文，该报文以广播方式发送，其中包含接收方的IP
2）网络上所有的主机都会接受到这个请求，他们把请求中包含的接收方IP地址与自身的IP地址进行比对，如相同，则向发送方回应，回应中包含了自己的MAC地址；否则不做回应

跨网通信时ARP的步骤
假设主机A，B的IP和MAC地址为IPa，MACa和IPb，MACb；路由器R的I1接口的IP和MAC地址为IP1，MAC1，I2接口的IP和MAC地址为IP2，MAC2。
主机A向主机B发送数据前，通过IP地址的网络号判断主机B是否和自己在同一网段内。若主机B不在同一网段内，就必须通过路由器进行数据报的转发。
具体过程：
1）主机A向R发送数据前，先通过ARP获取R的MAC地址MAC1
2）A把数据报投递给R的I1接口。此时IP数据报的目的IP地址为IPb，但MAC地址为MAC1
3）R把数据报通过I2接口转发，转发之前通过ARP获取主机B的MAC地址
4）R把数据报投递给主机B，此时数据报的源IP地址为IPa，但源MAC地址为MAC2

即在单向传输过程中，数据报的源IP和目的IP不变，需要改变的是MAC地址。

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ARP报文格式：

硬件类型：指明物理网络的类型
协议类型：上层协议的类型
物理地址长度：MAC地址的长度，以太网为6
协议地址长度：上层地址的长度，IP为4
OP（操作）：指明用于请求还是响应，“1”表示请求，“2”表示响应
前8个字节固定
【RARP报文类似于ARP报文，只是OP中用“3”表示请求，“4”表示响应】

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为提高通信效率，在实现ARP协议时，会使用ARP缓存，存放最近解析的IP/MAC
对。有效时间一般设置在20分钟

其他提高通信效率的措施

1)使用捎带机制，在请求其他主机的物理地址时，会把自己的IP/MAC关系也写到请求报文中
2)主机在联网时，主动广播自己的IP/MAC映射关系

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嗅探器

在共享式网络环境下：

在一般工作模式下，网卡会把MAC帧的目的MAC地址与自己的地址进行比较，一致时会接受帧，否则忽略。
然而当网卡工作在混杂模式下，就不会进行这种检查，它会接受网络中所有的数据报。
防范这种攻击的有效途径之一就是采用交换式网络架构。

关于ARP欺骗和会话劫持

请自行百度，这里不详述，网络上有很多说明