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arp协议解码详解

一、arp协议简介

arp，全称address resolution protocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。

ip数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位ip地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此，必须把ip目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的mac地址。但这个目标mac地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。arp协议用于将网络中的ip地址解析为的硬件地址（mac地址），以保证通信的顺利进行。

1.  arp和rarp报头结构

arp和rarp使用相同的报头结构，如图1所示。

（图1　arp/rarp报头结构）

• 硬件类型字段指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1；
• 协议类型字段指明了发送方提供的高层协议类型，ip为0800（16进制）；
• 硬件地址长度和协议长度指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样arp报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用；
• 操作字段用来表示这个报文的类型，arp请求为1，arp响应为2，rarp请求为3，rarp响应为4；
• 发送方的硬件地址（0-3字节）：源主机硬件地址的前3个字节；
• 发送方的硬件地址（4-5字节）：源主机硬件地址的后3个字节；
• 发送方ip（0-1字节）：源主机硬件地址的前2个字节；
• 发送方ip（2-3字节）：源主机硬件地址的后2个字节；
• 目的硬件地址（0-1字节）：目的主机硬件地址的前2个字节；
• 目的硬件地址（2-5字节）：目的主机硬件地址的后4个字节；
• 目的ip（0-3字节）：目的主机的ip地址。

2.arp和rarp的工作原理

arp的工作原理如下：

1. 首先，每台主机都会在自己的arp缓冲区 (arp cache)中建立一个 arp列表，以表示ip地址和mac地址的对应关系。
2. 当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己 arp列表中是否存在该 ip地址对应的mac地址，如果有﹐就直接将数据包发送到这个mac地址；如果没有，就向本地网段发起一个arp请求的广播包，查询此目的主机对应的mac地址。此arp请求数据包里包括源主机的ip地址、硬件地址、以及目的主机的ip地址。
3. 网络中所有的主机收到这个arp请求后，会检查数据包中的目的ip是否和自己的ip地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的mac地址和ip地址添加到自己的arp列表中，如果arp表中已经存在该ip的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 arp响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的mac地址；
4. 源主机收到这个arp响应数据包后，将得到的目的主机的ip地址和mac地址添加到自己的arp列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到arp响应数据包，表示arp查询失败。

rarp的工作原理如下：

1. 发送主机发送一个本地的rarp广播，在此广播包中，声明自己的mac地址并且请求任何收到此请求的rarp服务器分配一个ip地址；
2. 本地网段上的rarp服务器收到此请求后，检查其rarp列表，查找该mac地址对应的ip地址；
3. 如果存在，rarp服务器就给源主机发送一个响应数据包并将此ip地址提供给对方主机使用；
4. 如果不存在，rarp服务器对此不做任何的响应；
5. 源主机收到从rarp服务器的响应信息，就利用得到的ip地址进行通讯；如果一直没有收到rarp服务器的响应信息，表示初始化失败。

二、解码详解

了解了arp和rarp协议的报头结构和工作原理后，我们使用科来网络分析系统抓取arp包，其详细解码，如图1，

图1　科来网络分析系统中arp请求包详细解码

图1显示是一个arp的请求包的解码，下面我们来详细说明：

• 硬件类型：1，表示硬件借口类型为以太网类型
• 协议类型：0x0800，表示发送方提供的高层协议类型是ip
• 硬件地址长度：表示硬件地址长度为6字节=48位
• 协议地址长度：表示ip地址长度为4字节=32位
• 操作类型：1，表示arp请求
• 源物理地址：00:14:85:ca:f5:22
• 源ip地址：168.0.92
• 目标物理地址：00:00:00:00:00:00
• 目标ip地址：168.0.208

arp回应包和rarp的包类似，我们在这里就不再重复说明。

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