arp协议概述

ARP协议全称为Address Resolution Protocol，主要用于查询目标IP地址对应的MAC地址。在TCP/IP协议中，数据包是以MAC地址来进行路由寻址的，但是应用程序却是通过IP地址来进行寻址的，ARP协议就是将这两个地址进行映射的。

工作原理

在发送数据包之前，发送方需要知道目标IP地址对应的MAC地址。发送方首先会在自己的ARP高速缓存中查找目标IP地址是否存在相应的MAC地址映射，如果存在则直接发送，否则就会在局域网内广播ARP Request数据包，要求其他主机响应。接收到ARP Request数据包的主机会进行判断，如果该主机处 IP 地址与要映射的目标IP地址相同，则它将会发送 ARP Reply 消息回到请求主机的 ARP 缓存中，这样，ARP请求主机就可以通过这个缓存以及相应的MAC地址映射进行数据包转发和路由寻址了。

ARP请求和ARP应答数据包的格式

ARP请求和响应数据包都由若干个字段组成，以下为ARP请求和应答数据包的格式：

ARP请求数据包：

- 硬件类型：指ARP协议的工作环境，比如以太网的值为1

- 协议类型：指ARP协议映射的IP地址类型，比如IPv4的值为0X0800

- 硬件长度：指MAC地址的字节数，以太网的值为6

- 协议长度：指IP地址的字节数，IPv4的值为4

- 操作码：指该数据包是ARP请求还是ARP应答，ARP请求的值为1

- 源硬件地址：指请求主机的源MAC地址，一般情况下ARP请求和响应数据包都含有该字段

- 源协议地址：指请求主机的源IP地址，一般情况下ARP请求和响应数据包都含有该字段

- 目标硬件地址：值为以下16个0，因为该数据包是要广播到整个网络上的，ARP响应才会有目标MAC地址

- 目标协议地址：指要映射的目标IP地址

ARP应答数据包：

- 硬件类型、协议类型、硬件长度、协议长度、操作码和源硬件地址以及源协议地址与ARP请求数据包一致

- 目标硬件地址：指请求主机的源MAC地址

- 目标协议地址：指请求主机的源IP地址

安全问题

ARP协议是一种没有身份验证机制的协议，攻击者可以通过ARP欺骗攻击（ARP spoofing）来欺骗目标主机，将目标主机的流量引向攻击者处，进而窃取目标主机的敏感信息。此外，攻击者还可以创建虚假ARP缓存项，将自己PC、服务器、路由器中心控制的MAC地址替换为目标主机MAC，从而让目标主机无法正常收到或发送数据包，从而实现网络拒绝服务攻击。为了解决这些问题，需要实现一系列的ARP欺骗防御措施，比如静态ARP绑定、动态ARP缓存或者使用虚拟专用网络（VPN）等。