1. Address Resolution Protocol（地址解析协议） 概述

  • 「ARP 表」用来记录［DIP 和 DMAC］的映射关系
  • 「ARP 表项」的默认老化时间是「1200s」
  • 在进行「ARP解析」时，［SMAC、SIP 和 DIP］都不会改变
  • 用于 MA 网络，「把 IP 地址解析成 MAC 地址」（通过广播形式寻找对应的 MAC 地址，绝大部分情况与「直连通信」相关（广播域内））

    在特殊环境中（如 VRRP 主备切换时，终端设备切换转发接口不主动发送 ARP 请求），需要开启［MAC 刷新 ARP 功能］，及时更新 ARP 表项的出接口，保证流量转发

2. 工作原理

  1. ［不同网络间的通信或首次发起通信］时，首先需要把 ARP 报文发往直连设备，解析出 IP 对应的 MAC ，［用于二层封装］（如果不能解析出对应的MAC地址，则丢弃）
    • SMAC 是自身，DMAC 是全 F
    • SIP 地址是自身，DIP 地址不变
  2. 拥有该 IP 地址的设备会单播响应一个报文

    3. ARP Message

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ARP Message 格式解析

  • Ethernet Address of destination：目的 MAC 地址。发送 ARP 请求时，为广播 MAC 地址
  • Ethernet Address of sender：源 MAC 地址
  • Frame Type：封装的以太帧类型（对于 ARP = 0x0806）
  • Hardware Type：硬件地址类型。对于以太网固定为 1
  • Protocol Type：源 MAC 地址映射的协议类型
  • Hardware Length：MAC 地址字节长度。对于 ARP 协议的 request 和 reply 固定为 6
  • Protocol Length：协议地址字节长度。对于 ARP 协议的 request 和 reply 固定为 4
  • OP：ARP 的操作类型
    • 1 = 请求
    • 2 = 应答
    • 3 = RARP请求
    • 4 = RARP应答
  • Ethernet Address of sender：源 MAC 地址
  • IP Address of sender：源 IP 地址
  • Ethernet Address of destination：目的 MAC 地址。发送 ARP request 时，填充为全 0
  • IP Address of Destination：目的 IP 地址

    4. 应用方式

1）免费 ARP

  • 防止 IP 地址冲突
    • VRRP 主备切换时，备设备会发送免费 ARP 告知网络中的设备刷新成切换后的自身 MAC 地址
    • DHCP 场景下，Client 拿到 Server 分发的 IP 地址，会发送一个免费 ARP 报文，用于检测 IP 地址是否有冲突

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将自身 IP 对应的 MAC 地址进行封装后进行 ARP request（源目 IP 地址都是自身），如果得到回应，那么说明 IP 地址有冲突

2）Proxy ARP

  • 解决了目的是同一网段但不同物理网络上的设备互相通信的问题，但会造成大量的 ARP 广播请求和 ARP 表剧增
    • 主机上没有配置缺省网关，会发送一个 ARP 请求（请求目的主机的 MAC ），代理设备收到后先检查自身是否能到达目的网络，能到达则进行代理请求
    • 开启 Proxy ARP 功能的设备收到这样的请求后，会使用自己的 MAC 作为该 ARP 请求进行回应

      使用 Proxy ARP 后，主机应该减小 ARP 老化时间，以尽快让无效的 ARP 失效，减少发给路由器而路由器无法转发的报文

3）VLAN Inner Proxy ARP

  • 解决相同 VLAN 内，且互为隔离的网络上主机之间的互通问题

    • 一般用于端口隔离和 MUX VLAN ，实现三层互通

      4）VLAN Inter Proxy ARP

  • 解决不同 VLAN 之间，且同为一个网络内的主机的三层互通问题

    • 一般用于 Super VLAN ，实现三层互通