ARP地址解析协议

什么是ARP

我们知道，交换机只通过MAC地址来寻找目标主机。可是MAC地址仅在局域网内有效，当出了局域网后将失去作用。因此我们引入了IP，用来标记不同的局域网。

如何通过IP地址来寻找MAC地址呢？这就是我们的ARP地址解析协议。

ARP缓存

与MAC地址表类似，在我们的计算机中同样存在着一张ARP缓存表。这张表中清楚的记录了主机IP与MAC地址的映射关系，以便于二层网络设备通过MAC地址寻找主机。

如果还并不了解交换机工作原理，请先看以下章节

交换机基础工作原理

ARP工作流程

设想现有两台计算机PC1、PC2分别接在交换机SW1的F0/1、F0/2两个端口上。

PC1向PC2发送信息

接下来PC1对PC2进行PING测试，也就是ICMP协议。此时计算机会查找ARP缓存表，若未找到，则会暂停ICMP数据包的发送进程，重新封包一份用来询问目标MAC地址的数据包。也就是说必须先完成ARP查找才能发送数据。

SW1接收到信息

此时交换机接收到来自F0/1口发来的数据包。交换机拆包后，找到了源（PC1）MAC地址、IP地址和目的（PC2）IP地址。还有一个非常重要的信息便是目的MAC地址。因为必须要有目的MAC地址交换机才能发送数据。

那么问题来了，我不知道PC2的MAC地址，ARP怎么才能问到目标MAC？

没错，广播。

当MAC地址全为F时，便是广播地址（即FFFF:FFFF:FFFF）。

也就是说，PC1封装ARP数据包时自动带上了目的MAC地址，也就是广播地址，让这个数据包发送到此交换机所连接的所有设备，以此来询问目标主机的MAC地址

PC2接收到ARP询问

当其他PC接收到来自交换机转发的ARP询问时，拆包后发现目的IP地址并不是自己的IP地址便会丢弃这个包。如果是，就接收此数据包，并记录在自己的ARP缓存中。那么此时PC2接收到从F0/2口广播来的ARP数据包，拆包后发现目的IP地址是自己，便会接收此包并记录在ARP缓存中，这样在数据传回PC1告诉自己MAC地址的时候就不需要发送广播，而是根据PC1给的IP地址和MAC地址单播回应即可。

PC2回应ARP

现在PC2查找到了刚刚记录的ARP缓存，将源（PC2）IP地址、MAC地址和目标（PC1）IP地址、MAC地址封装在包内，通过F0/2口回送给交换机。交换机接收到数据包后拆包，发现目的MAC地址与IP地址后，查找自己的MAC地址表，将信息单播回送到F0/1端口。