ARP协议工作原理分析（基于Wireshark）

      主机（或路由器）在网际层完成路由决定后，需要将IP数据报封装成数据帧发送给目的主机或（路由器），主机（或路由器）都有自己的ARP缓存，里面存放着局域网内有过数据传输的主机（路由器）的IP地址到硬件地址的映射，可以通过arp   -a 命令查看主机的arp缓存，如图1-12所示：

图1-12 arp-a命令显示结果

      在初始时，主机没有与其他主机（或路由器）有数据交流时，其arp缓存是空的，没有任何数据，如图1-13所示，当PC1要将数据发往Internet服务器网站www.njxzc.edu.cn时，在网际层路由决定首先要把数据发往网关192.168.2.1（路由器地址）。

图1-13   网络拓扑

      因PC1没有与路由器有过数据传输，因此其arp 缓存为空，在确定要将数据传输到192.168.2.1后，为封装成数据帧，PC1必须首先获得192.168.2.1的MAC地址，PC1于是发送ARP请求给本网络中的所有主机，ARP请求格式如图1-14所示：

图1-14 ARP请求

     ARP请求是一个广播帧，其目标硬件地址（Destination）为ff:ff:ff:ff:ff:ff，源硬件地址（Source）为d8:fc:93:3b:1f:19，其类型字段Type值为0x0806，该值表明数据帧是ARP请求或者响应；ARP请求内容中包含硬件地址的长度，IP地址的长度以及发送者的IP地址192.168.2.199，请求192.168.2.1对应的MAC地址，target MAC部分为00:00:00:00:00:00，这是是需要对方填写的。

      网络中的主机（或路由器）均会收到此报文（因为这是一个广播帧），但只有路由器回应此报文，因为只有路由器的IP地址和请求中目标IP地址（Target IP address）相同，于是路由器给出一个ARP响应，如图1-15所示：

图1-15 ARP响应

        ARP响应是一个单播帧，其目标硬件地址为d8:fc:93:3b:1f:19，源硬件地址cc:81:da:6f:57:a1，这正是PC1请求的地址，类型字段Type的值依然是0x0800，该单播帧的响应内容中包含了具体的源、目的IP地址以及MAC地址，PC1收到以后就将路由器的IP地址与MAC地址（192.168.2.1  cc:81:da:6f:57:a1）放入自己的ARP缓存，此时，PC1就可以将数据封装在数据帧中发送给路由器，如图1-16所示：

1-16封装的数据

     该数据帧中封装的是IP数据报（其类型字段值为0x0800），其目标硬件地址为路由器接口的地址，路由器收到数据帧后，会把数据继续往前传输