物理链路中数据是如何传输的？

在网络层中，数据包是通过IP等协议进行传输的，在链路层中数据是已帧的形式进行传输的，同样帧也有自己的帧格式，帧是通过物理接口的地址来进行传输的。物理接口的地址是已一个6位组的16进制数表示的。

IP数据包最终也会被封装成帧在链路层网络中传输，但是网络层上的主机只知道我要到达对端的IP地址是多少，但是IP数据包又会以帧的形式在链路层中被传输，所以只有对端IP地址是无法和对方通讯的，我们还需要知道对端的物理层地址才能真正和对方进行通讯。

于是就有了ARP协议，设计ARP的目的就是产生一种IP地址与物理地址（MAC）对应的关系，方便数据在链路层上进行传输，我们可以将这种行为称为地址解析协议？

那ARP是如何实现这个功能的呢？

第一个需求,问谁？

实现的功能就是问或者叫请求，该问谁呢？

例如A和B两个人需要通讯，A知道自己的IP地址，MAC地址和B的IP地址，因为B的MAC地址A不知道，A不可能直接去问B你的地址是多少能告诉我嘛？如果A直接知道B的地址，那也就不需要ARP协议去问了，所以A应该去问谁呢？而且这个谁还必须同时认识A和B，他可以把A的消息告诉B，在链路层中的确存在这样一个谁，所有人都会收到发往这个地址的数据帧，那就是物理层广播地址（FF:FF:FF）。

第二个需求，请求消息内容？（request)

现在问谁的问题解决了，现在需要解决A要通过广播地址转达给B主机什么消息能让B主机很快的知道是A在找B要他的MAC地址呢？

所以消息里面的内容就一定需要有A的IP地址，MAC地址（用于让B能够直接发消息A，不需要再通过广播地址去传话了），然后就是B的IP地址、已经空白的B的MAC地址（让B知道A是找他，因为B看到了自己的地址，知道这个请求是找他的，而且A还在MAC地址处留空，那样B就知道A需要知道我的MAC地址）了；

第三个需求，回复消息的内容？(reply)

那B收到了A的消息后，就需要发一个回复消息给A告诉A我的MAC地址是什么样的呢，假设B这个人很懒，他不想写很多字，于是B就直接回复了A一个空信封，上面寄件人是B的IP地址，发件地址是B的MAC地址，收件人是A的IP地址，收件地址是A的MAC地址。

A收到了B的信以后，就从信中知道了B的MAC地址。A还很把B的信息记录到了自己的通讯录中。A还指定了一个时间，如果B多少时间没有在和我一起通讯，我就删除B的联系方式，我们称这个时间为(老化时间）。

现在A可以和B通讯了，但是B没有记录A的通讯地址，所以同样的操作又在B这里进行了一遍。

Note(以上过程只在AB属于同一个局域网内发生，当A和B属于两个地区的时候，A就会去解析自己的网关的物理地址，让网关帮助A将信息传送给B。)

ARP数据包格式

硬件类型：让ARP协议知道底层的物理类型是以太网、帧中继、还是其他链路

协议类型：让ARP协议知道对端的上层协议是IP还是其他协议，IP是（0x0800)

硬件地址长度：指定了数据链路层地址长度，MAC是6位

协议地址长度：指定了协议地址长度，IP是4位

操作：定义了操作的类型，request是1，reply是2

代理ARP：

代理ARP的作用是让一台中间设备充当中间人的角色，让处在不同网段的两个主机在没有设置网关的前提下，可以通过这个中间人进行互相访问，起前提是中间人要知道如何去往目的网络，原理是中间人收到ARP请求后，将自己的物理地址告诉需要通信的主机，让主机认为通过中间人可以到达目标网络，通信人并不知道中间人的存在。

免费ARP：

免费ARP是指主机以自己的IP地址发送ARP请求，作用有3种：

一是为了检测网络上有没有其他主机在和自己用一个IP地址，地址冲突检测

二是为了让其他设备刷新自己的ARP维护表，刷新其他接受主机的ARP维护表

三是在一个配置了网关冗余协议的网络环境中，如果Master路由器失效了，从路由器成为主路由器让网段内主机更新虚拟IP到物理的映射为自己。

反向ARP：通过MAC去找自己的IP。例如无盘工作站，系统不再本地，需要通过MAC地址去DHCP服务器请求自己的IP地址。

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ARP协议