ARP出现原因

ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。其作用是在以太网环境中，数据的传输所依懒的是MAC地址而非IP地址，而将已知IP地址转换为MAC地址的工作是由ARP协议来完成的。
在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。

ARP映射方式

静态映射

静态映射的意思是要手动创建一张ARP表，把逻辑（IP）地址和物理地址关联起来。这个ARP表储存在网络中的每一台机器上。例如，知道其机器的IP地址但不知道其物理地址的机器就可以通过查ARP表找出对应的物理地址。这样做有一定的局限性，因为物理地址可能发生变化：
（1）机器可能更换NIC（网络适配器），结果变成一个新的物理地址。
（2）在某些局域网中，每当计算机加电时，他的物理地址都要改变一次。
（3）移动电脑可以从一个物理网络转移到另一个物理网络，这样会时物理地址改变。
要避免这些问题出现，必须定期维护更新ARP表，此类比较麻烦而且会影响网络性能。

动态映射

动态映射时，每次只要机器知道另一台机器的逻辑（IP）地址，就可以使用协议找出相对应的物理地址。已经设计出的实现了动态映射协议的有ARP和RARP两种。ARP把逻辑（IP）地址映射为物理地址。RARP把物理地址映射为逻辑（IP）地址。

ARP原理及流程

在任何时候，一台主机有IP数据报文发送给另一台主机，它都要知道接收方的逻辑（IP）地址。但是IP地址必须封装成帧才能通过物理网络。这就意味着发送方必须有接收方的物理（MAC）地址，因此需要完成逻辑地址到物理地址的映射。而ARP协议可以接收来自IP协议的逻辑地址，将其映射为相应的物理地址，然后把物理地址递交给数据链路层。

ARP请求

任何时候，当主机需要找出这个网络中的另一个主机的物理地址时，它就可以发送一个ARP请求报文，这个报文包好了发送方的MAC地址和IP地址以及接收方的IP地址。因为发送方不知道接收方的物理地址，所以这个查询分组会在网络层中进行广播。

ARP响应

局域网中的每一台主机都会接受并处理这个ARP请求报文，然后进行验证，查看接收方的IP地址是不是自己的地址，只有验证成功的主机才会返回一个ARP响应报文，这个响应报文包含接收方的IP地址和物理地址。这个报文利用收到的ARP请求报文中的请求方物理地址以单播的方式直接发送给ARP请求报文的请求方。

查看ARP表

交换机作为网关时，通过在网关上查看ARP表项，网络管理员可以查看下挂用户的IP地址、MAC地址和接口等信息。例如，当网络管理员知道某个用户的IP地址，想查询该用户的MAC地址时，可以通过查看ARP表项信息获取。
那我们如何查看设备上的ARP表呢？display arp就可以啦~

举个例子，我们可以在交换机上执行命令display arp network查看172.16.0.0/16网段的ARP表项。ARP表项有S、I、D三种类型，这三种类型的ARP表项是怎么来的？怎么配置？小编待会儿给大家详细介绍。
偶尔是不是还遇到过MAC ADDRESS字段显示为“Incomplete”的情况，不用迷惘，Incomplete表示这条ARP表项是一个临时ARP表项，即设备已经发送了ARP请求报文，但是还没有收到ARP应答。
看了上面的ARP表，或许已经有细心的小伙伴发现：S和D类型的ARP表项中，为什么有的ARP表项没有VLAN信息，有的ARP表项有VLAN信息呢？
因为如果ARP表项没有VLAN信息，那么代表这条表项中的接口处于三层模式，是一个三层口；如果ARP表项有VLAN信息（并且表项中接口不是子接口时），那么代表这条表项中的接口处于二层模式，是一个二层口。
当然，如果你想删除设备上的ARP表项，可以通过执行reset arp { all | dynamic xx | static xx | interface xx }命令来实现。

三种类型的ARP表项

类型为I的ARP表项比较简单，只要在接口上配置了IP地址，设备上就会生成一条类型为I的ARP表项，类型为I的ARP表项不会老化，IP地址和MAC地址即为接口本身的IP地址和MAC地址。

动态ARP表项学习

大多数情况下，设备可以通过ARP协议动态学习和更新ARP表项。设备是如何进行动态学习的呢？其实动态ARP主要是通过广播ARP请求报文和单播ARP应答报文这两个过程完成地址解析的。
例如小A和小C在一次聚会上互留了IP地址。小A需要与小C进行通信时，知道了小C的IP地址为10.1.1.3/24，判断后发现与自己在同一网段10.1.1.0/24，于是小A会广播发送一个ARP请求报文，请求小C的MAC地址。 小C收到ARP请求报文后，会单播发送一个ARP应答报文，告诉对方自己的MAC地址是3-3-3。（在同一网段的小B也会收到ARP请求报文，但是由于ARP请求报文中的目的IP地址不是小B的IP地址，因此小B不会进行应答。）小A收到ARP应答报文后，就会在自己的ARP表中增加一条动态表项：IP地址10.1.1.3对应MAC地址3-3-3，这样小A就可以与小C进行通信啦。
一方面由于ARP表的容量限制，另一方面也为了保证动态ARP表项的准确性，PC或交换机会对学习到的动态ARP表项进行老化。交换机上动态ARP表项有一定的老化时间，缺省值是20分钟，一般建议使用缺省值。 设备上动态ARP表项到达老化时间后，设备会发送老化探测报文（即ARP请求报文），如果能收到ARP应答报文，则更新该动态ARP表项，本次老化探测结束；如果超过设置的老化探测次数后仍没有收到ARP应答报文，则删除该动态ARP表项，本次老化探测结束。

静态ARP表项配置

对于网络中的重要设备，如服务器等，我们可以在交换机上配置静态ARP表项。这样可以避免交换机上重要设备IP地址对应的ARP表项被ARP攻击报文错误更新，从而保证用户与重要设备之间正常通信。
静态ARP表项不会老化，不会被动态ARP表项覆盖。用户可以通过手工方式配置静态ARP表项，下面小编就给大家举几个例子。
例如，网络中有一台重要的服务器，服务器的IP地址为172.16.10.2，MAC地址为0023-0045-0067。如果交换机与这台服务器相连的接口GE1/0/1处于二层模式，并加入VLAN100。这时可以在交换机上为服务器配置一条对应的ARP表项，具体配置如下。

<Quidway> system-view
[Quidway] vlan batch 100
[Quidway] interface vlanif 100
//VLANIF接口的IP地址需要与静态ARP表项中的IP地址（172.16.10.2）同网段。
[Quidway-Vlanif100] ip address 172.16.10.1 24 
[Quidway-Vlanif100] quit
[Quidway] interface gigabitethernet 1/0/1
[Quidway-GigabitEthernet1/0/1] port link-type access
//接口GigabitEthernet1/0/1处于二层模式，需要加入VLAN100。
[Quidway-GigabitEthernet1/0/1] port default vlan 100 
[Quidway-GigabitEthernet1/0/1] quit
[Quidway] arp static 172.16.10.2 0023-0045-0067 vid 100 interface gigabitethernet 1/0/1

还是上面的那台服务器，如果交换机与服务器相连的接口处于三层模式，这时在交换机上配置静态ARP表项，可以参考如下配置。

<Quidway> system-view
[Quidway] interface gigabitethernet 1/0/1
[Quidway-GigabitEthernet1/0/1] undo portswitch
//GigabitEthernet1/0/1的IP地址需要与静态ARP表项中的IP地址（172.16.10.2）同网段。
[Quidway-GigabitEthernet1/0/1] ip address 172.16.10.1 24 
[Quidway-GigabitEthernet1/0/1] quit
[Quidway] arp static 172.16.10.2 0023-0045-0067 interface gigabitethernet 1/0/1

当交换机采用多端口ARP方式与NLB服务器群集连接时，NLB服务器的群集IP地址为172.16.40.2，群集MAC地址为02bf-0045-0070。这时在交换机上配置对应的静态ARP表项时，可以参考如下配置。

<Quidway> system-view
[Quidway] arp static 172.16.40.2 02bf-0045-0070

对于出接口是以太网接口，并且以太网接口处于二层模式的情况，建议小伙伴们在配置静态ARP表项时尽量同时指定VLAN和出接口，否则可能导致业务流量不通。

ARP代理（即Proxy ARP）

前面我们提到，主机进行动态ARP学习时，如果发现目的IP地址与自己在同一网段，会发送广播ARP请求报文进行ARP学习。但是呢，有些情况下两台主机虽然在同一网段，但不在同一广播域，目的主机是无法收到ARP请求报文的，因而也就无法成功学习到ARP表项。
在连接两台主机的交换机上使能ARP代理后，交换机相当于一个中介，Host_1发送ARP请求报文请求Host_2的MAC地址的时候，交换机会将自己的MAC地址告诉Host_1。这样Host_1发给Host_2的数据报文会先发给交换机，再由交换机转发给Host_2。
例如下面的三种情况，我们就可以用到ARP代理。
情况一：需要互通的主机Host_1与Host_2（主机上没有配置缺省网关）处于相同的网段但不在同一物理网络（即不在同一广播域）。由于在不同的广播域，Host_1发送的ARP请求报文Host_2是收不到的，这时可以在交换机的VLANIF10和VLANIF20接口上使能路由式Proxy ARP功能（arp-proxy enable），实现Host_1与Host_2之间的互通。
情况二：需要互通的主机Host_1与Host_2处于相同网段，并且属于相同VLAN，但是VLAN内接口IF_1与IF_2配置了端口隔离。由于IF_1与IF_2之间端口隔离，Host_1发送的ARP请求报文Host_2是收不到的，这时可以在Switch上关联了VLAN10的VLANIF接口上使能VLAN内Proxy ARP功能（arp-proxy inner-sub-vlan-proxy enable），实现Host_1与Host_2之间的三层互通。
情况三：需要互通的主机Host_1与Host_2处于相同网段，但属于不同VLAN。由于不在同一VLAN，Host_1发送的ARP请求报文Host_2当然也是收不到的，这时可以在Switch上关联了VLAN10和VLAN20的VLANIF30接口上使能VLAN间Proxy ARP功能（arp-proxy inter-sub-vlan-proxy enable），实现Host_1与Host_2之间的三层互通。