網絡設備有數據要發送給另一臺網絡設備時，必須要知道對方的網絡層地址（即IP地址）。IP地址由網絡層來提供，但是僅有IP地址是不夠的，IP數據報文必須封裝成幀才能通過數據鏈路進行發送。數據幀必須要包含目的mac地址，因此發送端還必須獲取到目的MAC地址。通過目的IP地址二獲取的MAC地址的過程是由ARP（Address Resolution Protocol）協議來實現的。

來歷

地址解析協議由互聯網工程任務組（IETF）在1982年11月發布的RFC 826中描述制定。 [1] 地址解析協議是IPv4中必不可少的協議，而IPv4是使用較為廣泛的互聯網協議版本（IPv6仍處在部署的初期）。

OSI模型把網絡工作分為七層，IP地址在OSI模型的第三層，MAC地址在第二層，彼此不直接打交道。在通過以太網發送IP數據包時，需要先封裝第三層（32位IP地址）、第二層（48位MAC地址）的報頭，但由于發送時只知道目標IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二、三層，所以需要使用地址解析協議。使用地址解析協議，可根據網絡層IP數據包包頭中的IP地址信息解析出目標硬件地址（MAC地址）信息，以保證通信的順利進行。

目的MAC地址

一臺網絡設備要發送數據給另外一臺網絡設時，必須要知道對方的IP地址。但是，僅有IP地址是不夠的，因為IP數據報文必須封裝成幀才能通過數據鏈路層進行發送，而數據幀必須要包含目的MAC地址，因此發送端還必須獲取到目的MAC地址。每一個網絡設備在數據封裝前都需要獲取下一跳的MAC地址。IP地址由網絡層來提供，MAC地址通過ARP協議來獲取。ARP協議是TCP/IP協議簇中的重要組成部分，ARP能夠通過目的IP地址發現目標設備的MAC地址，從而實現數據鏈路層的可達性。

ARP數據包格式

網絡設備通過ARP報文來發現目的MAC地址。ARP報文中包含以下字段：

1）Hardware Type：硬件地址類型，一般為以太網；

2）Protocol Type：表示三層協議地址類型，一般為IP；

3）Hardware Length和Protocol Length為MAC地址和IP地址的長度，單位是字節； （這個理論上可以不要，因為前面已經確定了硬件類型和協議類型）

4）Operation Code指定了ARP報文的類型，包括ARP request和ARP reply；

5）Source Hardware Address 指的是發送ARP報文的設備MAC地址；

6）Source Protocol Address指的是發送ARP報文的設備IP地址；

7）Destination Hardware Address指的是接收者MAC地址，在ARP request報文中，該字段值為0；

8）Destination Protocol Address指的是接受者的IP地址。

ARP工作過程

圖片.png

通過ARP協議，網絡設備可以建立目標IP地址和MAC地址之間的映射。網絡設備通過網絡層獲取到目的IP地址之后，還要判斷目的MAC地址是否已知。

ARP緩存