ARP概述学习笔记

1.了解数据链路层

数据链路层位于网络层和物理层之间，可以向网络层的IP、IPv6等协议提供服务。数据链路层的PDU（ProtocolDataUnit-协议数据单元）被称为Frame（帧），也可称为数据帧。

以太网（Ethernet）是最常见的数据链路层协议。

以太网通常封装的是MAC：

例如：以太网封装---实验PC1 ping PC2

（1）配置PC1和PC2。

（2）在R1路由器上配置PC1和PC2的网关信息。

（3）右击PC1的Ethernet0/0/1端口，点击“开始抓包”，接着在PC1上去ping PC2，抓取到的报文显示二层的以太网通过封装MAC进行下一步通信的。

但并不是所有的二层封装的是MAC。

例如：二层使用PPP协议通信

实验R1与R2通过配置PPP协议进行ping抓包分析

（1）配置R1和R2，并且在Serial 0/0/0接口上启用ppp协议。

（2）右击R1的Serial0/0/0接口，点击“开始抓包”，弹窗出来选择链路类型PPP，接着点击“确定”，回到R1上去ping R2，抓取到的报文显示二层为PPP协议而不是以太网，因此封装的内容也不是MAC。

2.以太网与MAC地址

2.1以太网的定义

（1）以太网是一种广播式数据链路层协议，支持多点接入。

（2）个人电脑的网络接口遵循的就是以太网标准。

（3）一般情况下，一个广播域对应着一个IP网段。

2.2以太网MAC地址

（2）MAC用于在一个IP网段内，寻址找到具体的物理设备。

3.地址解析协议（ARP）

4.ARP实验

4.1通过Cisco Packet Tracer实验环境去模拟理解ARP的工作原理

（1）拓扑搭建

（2）配置PC0、PC1、PC2和PC3的网卡信息，设置的IP都在同一个网段内，因此不需要配置网关。

（3）配置完之后，通过PC0访问PC1，检查ping是否联通。

查看ARP缓存表可以使用命令arp -a

删除ARP缓存表信息可以使用命令arp -d

（4）通过模拟状态去查看ARP工作过程

接着让PC0访问PC2，PC2和PC0没有进行过通信，PC2的ARP缓存表默认是空的。

在PC0 ping PC2

把鼠标悬停在第一个报文上，可以看到是ICMP的报文

接着把鼠标悬停在第二报文上，可以看到是ARP的报文

点击“播放按钮”，PC0会把报文发送到交换机上，到达交换机上，点击“暂停”。

点击交换机上的报文，可以看到这个是ARP的请求包，这个包最大的特点就是广播，它的目的MAC是全F。也就是说，会先发送一个ARP request。

因此，交换机会将这个包进行泛洪处理。点击“播放”，等报文到达PC1、PC2和PC3之后，点击“暂停”。泛洪后，PC1、PC2和PC3得到报文，PC1和PC3得到后会丢弃掉，PC2则会进行响应。

为什么PC2能响应呢？因为这个请求包里面，它指明了要192.168.1.3的MAC，所以不是192.168.1.3的MAC就会被丢弃。

PC2收到ARP请求报文之后，回复一个响应。点击PC2回到交换机的包，可以看到出站PDU详细信息回给PC0它的MAC信息。

这样一来Ping包的二层目的MAC就封装了PC2的MAC，接着就行了ping

在ARP响应之后，就会缓存到对方的MAC

注意：ARP Request 报文是目的MAC为全F的广播报文。

ARP Reply 报文是单播。

4.2 eNSP上模拟抓包分析ARP工作

PC1访问PC2

（1）拓扑搭建

（2）配置PC1、PC2和PC3

（3）点击PC1的Ethernet0/0/1接口抓取报文

找到192.168.1.2的MAC之后，ARP回复一个单播的响应报文，PC1也就知道PC2的目的MAC，之后就可以建立ping联通。

5.ARP工作原理

5.1在发送数据前，设备会先查找ARP缓存表。

5.2主机1通过发送ARP Request报文来获取主机2的MAC地址。

5.3 ARP Request是广播数据帧，因此交换机收到后，会对该帧执行泛洪操作。

5.4所有的主机接收到该ARP Request报文后，都会检 查它的目的端IP地址字段与自身的IP地址是否匹配。

5.5主机2通过发送ARP Reply报文来响应主机1的请求。

5.6交换机收到该单播数据帧后，会对该帧执行转发操作。

5.7主机1收到ARP Reply以后，会检查ARP报文中目的端IP地址字段是否与自己的IP地址匹配。

6.免费ARP

更换主机IP也会产生免费ARP。

免费IP抓包实验