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法学ARP、反向ARP、逆向ARP、代理ARP和 gratuitous ARP
地址解析协议
地址解析协议 (ARP) 是一种在 TCP/IP 第二层工作的通信协议。
- ARP 帮助从 IP 地址获取连接的路由器或网关的 MAC 地址。
- ARP 是一种请求-响应协议，其中一个设备向另一个设备发送请求以询问某些信息，另一个设备将以所需信息进行响应/回复。
- ARP 数据包由链路层封装，并且仅在特定网络中分发。ARP 被认为是链路层协议。
ARP 如何工作？
- 发送 IP 数据包之前，发送方必须知道目标 MAC 地址。
- 如果不知道 MAC 地址，则发送方将广播 ARP 发现数据包，请求目标的 MAC 地址。
- 该网络中的每个主机都将收到此消息，但只有与其 IP 关联的目标接收主机才会接受 IP 数据包；其他所有主机都将丢弃该数据包。
- 接收方将使用其 MAC 地址向 ARP 发现数据包的发送方发送单播数据包。
- 发送方将接收 ARP 回复并更新 ARP 检查，然后开始向目标发送单播消息。
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ARP 数据包的格式
下图显示了 ARP 数据包的格式。
| 硬件类型 | 协议 | |
|---|---|---|
| 硬件长度 | 协议长度 | 操作：ARP 请求 1，ARP 回复 2 |
| 发送方硬件地址（例如，以太网的 6 个字节） | ||
| 发送方协议地址（例如，IP 的 4 个字节） | ||
| 目标硬件地址（例如，以太网的 6 个字节。在请求中未填写） | ||
| 目标协议地址（例如，IP 的 4 个字节） | ||
现在让我们找出 ARP 数据包中每个字段的作用：
- **硬件类型**：这是一个 16 位字段，定义 ARP 运行的网络类型。
- **协议类型**：这是一个 16 位字段，定义使用 ARP 的协议。
- **硬件长度**：这是一个 8 位字段，定义物理地址的长度（以字节为单位）。
- **协议长度**：这是一个 8 位字段，定义 IP 地址的长度（以字节为单位）。
- **操作**：这是一个 16 位字段，定义数据包的类型：（i）ARP 请求和（ii）ARP 回复。
- **发送方硬件地址**：这是一个可变长度字段，定义目标的物理地址。
- **目标硬件地址**：这是一个可变长度字段，定义目标的逻辑地址。
反向地址解析协议 (RARP)
RARP 协议用于知道其 MAC 地址但不知道其在局域网 (LAN) 中的 IP 地址的设备。
- 网络管理员在局域网 (LAN) 网关路由器中创建一个表，该表将物理机器地址映射到等效的 IP 地址。
- 设置新机器时，其 RARP 客户端将向网关路由器请求 IP 地址。
- 假设在路由器表中已设置了条目，则反向 ARP 服务器将返回 IP 地址到机器，该机器可以将其存储以供将来使用。
从 MAC 地址获取 IP 地址的问题可以通过反向地址解析协议 (RARP) 来处理，其工作方式类似于 ARP。
为了获得 IP 地址，主机首先广播一个包含其 MAC 地址的 RARP 请求数据包到网络上。网络中的所有主机都将收到这些数据包，但只有服务器通过发送包含主机 MAC 和 IP 地址的 RARP 响应数据包来响应主机。
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逆向地址解析协议 (InARP)
逆向 ARP 与 ARP 相反。逆向 ARP 不是使用 3 层 IP 地址查找 2 层 MAC 地址，而是使用 2 层 MAC 地址查找 3 层 IP 地址。
逆向 ARP 主要由帧中继和 ATM 网络使用，以将 DLCI 映射到 IP 地址。因此，路由器通过列出该路由器的 DLCI 来请求目标或 PVC 的其他端点的 IP 地址。
代理 ARP
代理 ARP 是一种技术，通过该技术，给定网络上的代理服务器可以回答不在该网络上的 IP 地址的 ARP 查询。
- 例如，假设主机通过以太网连接到路由器，并且主机具有地址 10.10.1.1/16，而路由器具有 10.10.10.0/24。
- 主机希望解析 10.10.1.110 的 ARP，并认为路由器在同一子网中，因此它将能够获取 MAC 地址。
- 但是，由于路由器在设计上限制了广播域，因此它不会发送 ARP 回复并会拒绝请求。
- 但是，如果另一个路由器有任何其他接口连接到 10.10.1.1/16 网络并且启用了代理 ARP，则路由器将通过列出其自己的 MAC 地址向主机发送 ARP 回复。它将充当目标网络的代理。
Gratuitous ARP
Gratuitous ARP 是未经请求的地址解析协议响应。
当新设备加入局域网 (LAN) 时，它会在网络接口启动后立即将其 MAC 地址广播到整个网络。
Gratuitous ARP 数据包的源 IP 和目标 IP 都设置为发出数据包的设备的 IP 地址，目标 MAC 地址是广播地址 ff:ff:ff:ff:ff:ff 或 00:00:00:00:00:00，具体取决于地址解析协议 (ARP) 的实现。
不会发送任何后续数据包来响应 Gratuitous ARP 数据包。
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