ARP协议是什么？有什么作用？

一、ARP协议的作用

一台主机要发送数据给另一台主机时，必须要知道目的主机的网络层地址（即IP地址）。IP地址由网络层来提供，但是仅有IP地址是不够的。

IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送。数据帧必须要包含目的MAC地址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。那么如何获取对方的mac地址呢？

通过ARP（Address Resolution Protocol）协议可以根据IP地址获取对方的MAC地址。

二、ARP获取主机MAC地址流程

主机A（ip为10.0.0.1）要和主机C（ip为10.0.0.3）通信，数据包经过主机A的封装后发给主机C，我们知道主机A封装数据时除了要知道对方的IP地址，还需要知道对方的MAC地址，这时候就需要借助ARP协议了。

下面我们看下ARP是如何获取主机C的MAC地址的？

1、ARP请求

主机A首先会去检查ARP缓存表（ARP缓存用来存放IP地址和MAC地址的关联信息）中是否存在主机C的MAC地址。

本例中由于是第一次通信，主机A的ARP缓存表中没有主机C的MAC地址。这时主机A会发送ARP request报文（广播报文）来获取主机C的MAC地址。

之前已经讲过广播的概念的，广播报文只会在广播域中传播，路由器可以隔离广播域。

ARP request报文封装在以太帧里。

帧头中的源MAC地址为发送端主机A的MAC地址。此时，由于主机A不知道主机C的MAC地址，所以目的MAC地址为广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。

ARP request报文中包含源IP地址、目的IP地址、源MAC地址、目的MAC地址，其中目的MAC地址的值为0。

ARP Request报文会在整个网络上传播，该网络中所有主机包括网关都会接收到此ARP request报文。网关将会阻止该报文发送到其他网络上。

本例中主机B和主机C都会收到主机A发送的ARP广播请求报文。

2、ARP应答

主机B收到主机A发送的ARP广播请求报文，查看目的IP不是自己会丢弃，但是会在自己的ARP缓存表中记录主机A的IP和MAC的映射关系，在主机B上通过命令arp -a 可以查询到；

主机C发现目的IP是自己，会在自己的ARP缓存表中记录主机A的IP和MAC的映射关系，并会向主机A单播回应ARP Reply报文。

主机A收到主机C的回应报文后后会在自己的ARP缓存表中记录主机C的IP和MAC的映射关系，下次发送数据时就可以查询到主机C的MAC。

ARP Reply报文中的源协议地址是主机C自己的IP地址，目标协议地址是主机A的IP地址，目的MAC地址是主机A的MAC地址，源MAC地址是自己的MAC地址，同时Operation Code被设置为reply。ARP Reply报文通过单播传送。