ARP数据报格式
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2013-12-09
22:05:10
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在网络通讯时，源主机的应用程序知道目的主机的 IP 地址和端口号，却不知道目的主机
的硬件地址，而数据包首先是被网卡接收到再去处理上层协议的，如果接收到的数据包的
硬件地址与本机不符，则直接丢弃。因此在通讯前必须获得目的主机的硬件地址。ARP
协议就起到这个作用。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。
每台主机都维护一个 ARP 缓存表，可以用 arp -a 命令查看。缓存表中的表项有过期时间
（一般为 20 分钟），如果 20 分钟内没有再次使用某个表项，则该表项失效，下次还要发
ARP 请求来获得目的主机的硬件地址。想一想，为什么表项要有过期时间而不是一直有效？
ARP 数据报的格式如下所示（该图出自[TCPIP]）：
图•36.7.ARP 数据报格式
注意到源 MAC 地址、目的 MAC 地址在以太网首部和 ARP 请求中各出现一次，对于链路
层为以太网的情况是多余的，但如果链路层是其它类型的网络则有可能是必要的。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 ARP 应答。
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）
0000:00055d6158a80806
ARP 帧（28 字节）
0000:0001
0010:08000604000100055d6158a8c0a80037
0020:000000000000c0a80002
填充位（18 字节）
0020:007731d25010
0030:fd7841d30000000000000000
以太网首部：目的主机采用广播地址，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，源主机 MAC 地址为 00:05:5d:61:58:a8，源主机 IP 地址为 c0 a8 00
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