ARP地址解析协议原理

理解ARP协议

ARP地址解析协议，是一个很重要的协议。当一个数据帧经过多次路由到达目的网络时，路由器只能知道其数据帧中的目的IP地址，而不知目标主机的硬件地址（网络层使用的是IP地址，但是在实际网络链路上传送数据帧时，最终必须使用该网络的硬件地址），此时需要目的主机的硬件地址，就要使用ARP来获取到对应IP地址主机的硬件地址。

注意：ARP是解决同一局域网中主机或者路由器的IP地址和硬件地址的映射问题，在每一台主机中都有一个ARP高速缓存（ARP cache）,里面存储本主机所知道本局域网中其他主机的IP地址与硬件地址的映射表，那么主机是怎样获取到他们之间的映射呢？在此之前先了解一下ARP数据报。

ARP数据报：格式如下

局域网中一台主机获取已知一台IP地址的主机的硬件地址过程：

当主机A向本局域网上的主机B发送IP数据报时，先在ARP高速缓存中查找B主机IP所对应的硬件地址，要是找到了，就将此硬件地址写入到MAC帧首部的目的地址中，然后通过局域网发送；要是没有找到，那么主机A会运行ARP，将会按照以下步骤找出主机B的硬件地址。

①主机A想局域网中广播发送一个ARP请求分组，广播的主要内容是：“我的IP地址是IPA，我的硬件地址是MACA，我要知道IP地址为IPB的主机的硬件地址”。

此时局域网中的主机都会收到这样的一个数据帧。

②链路层在接收到这个数据帧之后将有效载荷和报头分离之后，将有效载荷交付给ARP协议进行处理（因为MAC帧首部的帧类型为ARP协议）。

③在所有局域网中的主机获得链路层交付的有效载荷后，它们会对其进行处理，发现其中的接收端IP地址与自己的IP地址不同，则会将该数据报丢弃，不做处理。只有B主机会发现接收端IP地址与自己的IP地址相同，此时B主机会向A主机单播一个响应分组（因为通过A的广播，B知道了A的IP地址和硬件地址），“我的IP是IPB，我的硬件地址是MACB”。

④在主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在ARP的告诉缓存中写入B主机的IP地址到硬件地址的映射。

在学习到这些知识之后我们可以做这样一些实验，编写一个脚本抓取和自己电脑处于同一局域网的其他主机的MAC地址。

原理很简单，一个C类的地址最多有254台主机，所以我们可以暴力的去ping每个IP，我们就可以获取到连接在本局域网中的其他主机的MAC地址。

#!/bin/bash

net='192.168.199.'
i=1

count=0
while [ $i -le 254 ]
do
    if [ $count -eq 20 ];then
        count=0
        sleep 1
    fi
    ping -c1 $net$i &
    let i++
    let count++
done

wait
echo '############################################'
arp -a | grep -v 'incomplete'
echo '############################################'

在我电脑上成功抓取到其他主机的硬件地址。

注意：如果是使用VM虚拟机，要将网络适配器改为桥接模式。