arp协议介绍
在以太网协议中规定，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须要知道目标主机的 MAC 地址。而在 TCP/IP 协议中，网络层和传输层只关心目标主机的 IP 地址。这就导致在以太网中使用 IP 协议时，数据链路层的以太网协议接到上层 IP 协议提供的数据中，只包含目的主机的 IP 地址。于是需要一种方法，根据目的主机的 IP 地址，获得其 MAC 地址。这就是 ARP 协议要做的事情。所谓地址解析（address resolution）就是主机在发送帧前将目标 IP 地址转换成目标 MAC 地址的过程。
当发送主机和目的主机不在同一个局域网中时，即便知道目的主机的 MAC 地址，两者也不能直接通信，必须经过路由转发才可以。所以此时，发送主机通过 ARP 协议获得的将不是目的主机的真实 MAC 地址，而是一台可以通往局域网外的路由器的 MAC 地址。于是此后发送主机发往目的主机的所有帧，都将发往该路由器，通过它向外发送。这种情况称为委托 ARP 或 ARP 代理（ARP Proxy）。
还有一种免费 ARP（gratuitous ARP），它是指主机发送 ARP 查询（广播）自己的 IP 地址，当 ARP 功能被开启或者是端口初始配置完成，主机向网络发送免费 ARP 来查询自己的 IP 地址确认地址唯一可用。用来确定网络中是否有其他主机使用了 IP 地址，如果有应答则产生错误消息。免费 ARP 也可以做更新 ARP 缓存用，网络中的其他主机收到该广播则在缓存中更新条目，收到该广播的主机无论是否存在与 IP 地址相关的条目都会强制更新，如果存在旧条目则会将 MAC 更新为广播包中的 MAC。
arp报文组成
- 硬件类型(hard type) 硬件类型用来指代需要什么样的物理地址，如果硬件类型为 1，表示以太网地址
- 协议类型 协议类型则是需要映射的协议地址类型，如果协议类型是 0x0800，表示 ipv4 协议。
- 硬件地址长度 表示硬件地址的长度，单位字节，一般都是以太网地址的长度为 6 字节。
- 协议地址长度： 表示协议地址的长度，单位字节，一般都是 ipv4 地址的长度为 4 字节。
- 操作码 这些值用于区分具体操作类型，因为字段都相同，所以必须指明操作码，不然连请求还是应答都分不清。 1=>ARP 请求, 2=>ARP 应答，3=>RARP 请求，4=>RARP 应答。
- 源硬件地址 源物理地址，如02:f2:02:f2:02:f2
- 源协议地址 源协议地址，如192.168.0.1
- 目标硬件地址 目标物理地址，如03:f2:03:f2:03:f2
- 目标协议地址。 目标协议地址，如 192.168.0.2
ARP 高速缓存
知道了 ARP 发送的原理后，我们不禁疑惑，如果每次发之前都要发送 ARP 请求硬件地址会不会太慢，但是实际上 ARP 的运行是非常高效的。那是因为每一个主机上都有一个 ARP 高速缓存，我们可以在命令行键入 arp -a 获取本机 ARP 高速缓存的所有内容。