ARP协议【地址解析协议】

一、概念

ARP协议，即地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。 主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该I
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P地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。 地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存；由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。

按我个人的简单理解如下：有两个主机A，B进行通信，A主机知道自己的mac地址和ip地址，并且知道B主机的ip地址，但不知道B主机的mac地址，那么A主机就发送一个ARP请求，等B主机应答后A主机就获得B主机的mac地址，这样数据就可以发送到B主机的了。详细过程后面解释。

二、ARP协议的作用

OSI模型把网络工作分为七层，IP地址在OSI模型的第三层，MAC地址在第二层，彼此不直接打交道。在通过以太网发送IP数据包时，需要先封装第三层（32位IP地址）、第二层（48位MAC地址）的报头，但由于发送时只知道目标IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二、三层，所以需要使用地址解析协议。使用地址解析协议，可根据网络层IP数据包包头中的IP地址信息解析出目标硬件地址（MAC地址）信息，以保证通信的顺利进行。

三、ARP数据报的格式



硬件类型指链路层网络类型,1为以太网,协议类型指要转换的地址类型,0x0800为IP地址,后面两个地址长度对于以太网地址和IP地址分别为6和4(字节),op字段为1表示ARP请求,op字段为2表⽰示ARP应答。

四、工作过程

源主机发出ARP请求,询问“IP地址是192.168.0.1的主机的硬件地址是多少”,并将这个请求广播到本地网段(以太网帧首部的硬件地址填FF:FF:FF:FF:FF:FF表示⼴广播),目的主机接收到广播的ARP请求,发现其中的IP地址与本机相符,则发送⼀一个ARP应答数据包给源主机,将自己的硬件地址填写在应答包中。具体过程如下：

第1步：根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。

第2步**：如果主机**A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问192.168.1.2的硬件地址，从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。

第3步：主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。

第4步：主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。

第5步：当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP通信了。

五、举例说明

下面举一个具体的例子。 请求帧如下(为了清晰在每行的前面加了字节计数,每行16个字节):

以太网首部(14字节)

0000: ff ff ff ff ff ff 00 05 5d 61 58 a8 08 06

ARP帧(28字节)

0000: 00 01

0010: 08 00 06 04 00 01 00 05 5d 61 58 a8 c0 a8 00 37

0020: 00 00 00 00 00 00 c0 a8 00 02

填充位(18字节)

0020: 00 77 31 d2 50 10

0030: fd 78 41 d3 00 00 00 00 00 00 00 00

以太网首部:⽬的主机采⽤用广播地址,源主机的MAC地址是00:05:5d:61:58:a8,上层协议类型0x0806表示ARP。

ARP帧: 硬件类型0x0001表示以太网,协议类型0x0800表示IP协议,硬件地址(MAC地址)长度为6,协议地址(IP地址)长度为4,op为0x0001表示请求目的主机的MAC地址（arp）,源主机MAC地址 为00:05:5d:61:58:a**8,源主机**IP地址为**c0 a8 00

37**(192.168.0.55),目的主机MAC地址全0待填写,目的主机IP地址为**c0 a8 00

02**(192.168.0.2)。

由于以太网规定最小数据长度为46字节,ARP帧长度只有28字节,因此有18字节填充位,填充位的内容没有定义,与具体实现相关。

应答帧如下:

以太网首部 （14字节）

0000: 00 05 5d 61 58 a8 00 05 5d a1 b8 40 08 06

ARP帧（28字节）

0000: 00 01

0010: 08 00 06 04 00 02 00 05 5d a1 b8 40 c0 a8 00 02

0020: 00 05 5d 61 58 a8 c0 a8 00 37

填充位 （18字节）

0020: 00 77 31 d2 50 10

0030: fd 78 41 d3 00 00 00 00 00 00 00 00

以太网首部:目的主机的MAC地址是00:05:5d:61:58:a8,源主机的MAC地址是00:05:5d:a1:b8:40,上层协议类型0x0806表⽰示ARP。

ARP帧:硬件类型0x0001表⽰示以太网,协议类型0x0800表⽰示IP协议,硬件地址(MAC地址)长度为6,协议地址(IP地址)长度为4,op为0x0002表⽰示应答,源主机MAC地址

为00:05:5d:a1:b8:40,源主机IP地址为c0 a8 00 02(192.168.0.2),目的主机MAC地址为00:05:5d:61:58:a8,目的主机IP地址为c0 a8 00 37(192.168.0.55)。

六、编写ARP脚本抓取对应主机的mac地址

脚本如下（脚本写在以.sh为结尾的文件里）：

#!/bin/bash

net='192.168.1.'
i=1
count=0
while [ $i -le 254 ]
do
if [ $count -eq 20 ];then
count=0
sleep 1
fi
ping -c1 $net$i &
let i++
let count++
done
wait
echo '############################################'
arp -a | grep -v 'incomplete'
echo '############################################'

先用ifconfig命令查看虚拟机的ip。下图中红色线上的就是ip地址。



下图是运行脚本后的部分结果：



可以看到我们查找到了ip地址所对应的mac地址。