ARP和RARP協議詳解
ARP概述
為什麼要用ARP？即ARP的作用
(1) TCP/IP 的32bit的IP地址，僅知道主機的IP地址不能讓核心傳送資料幀給主機
(2) 網路介面的硬體地址，它是一個48bit的值，用來標識不同的乙太網或令牌環網路介面
在硬體層次上，進行資料交換必須有正確的介面地址，核心必須知道目的端的硬體地址才能傳送資料
在乙太網中，一臺主機要把資料幀傳送到同一區域網上的另一臺主機時
裝置驅動程式必須知道乙太網地址才能傳送資料
而我們只知道IP地址，這時就需要採用ARP協議將IP地址對映為乙太網地址
( 乙太網地址即：硬體地址 MAC )
ARP在OSI模型中的位置
OSI模型有七層，TCP在第4層傳輸層，IP在第3層網路層，而ARP在第2層資料鏈路層
高層對低層是有強依賴的，所以TCP的建立前要進行ARP的請求和應答
ARP快取記憶體表在IP層使用
如果每次建立TCP連線都發送ARP請求，會降低效率，因此在主機、交換機、路由器上都會有ARP快取表
建立TCP連線時先查詢ARP快取表，如果有效，直接讀取ARP表項的內容進行第二層資料包的傳送；
只有表失效時才進行ARP請求和應答進行MAC地址的獲取，以建立TCP連線
ARP快取記憶體
每個主機都有一個ARP快取記憶體表，這樣避免每次發包時都需要傳送ARP請求來獲取硬體地址
預設老化時間是20分鐘，利用 arp -a 命令可以檢視顯示系統中快取記憶體的內容
Windows下 arp -d 命令可以清除arp快取記憶體表
ARP分組幀格式
欄位1 ARP請求的目的乙太網地址，全1時代表廣播地址
欄位2 傳送ARP請求(源主機)的乙太網地址
欄位3 乙太網幀型別；於ARP協議，該欄位為0x0806；對於RARP協議，該欄位為0x8035
欄位4 硬體地址的型別，硬體地址不只乙太網一種，是乙太網型別時此值為1
欄位5 表示要對映的協議地址的型別，要對IPv4地址進行對映，此值為0x0800。
欄位6和7表示硬體地址長度和協議地址長度，MAC地址佔6位元組，IP地址佔4位元組。
欄位8 操作型別欄位，ARP請求（1），ARP應答（2），RARP請求（3），RARP應答（4）
欄位9 傳送端ARP請求或應答的硬體地址，這裡是乙太網地址，和欄位2相同。
欄位10 傳送ARP請求或應答的IP地址
欄位11和12是目的端的硬體地址和協議地址。
下邊兩張圖，分別是，ARP請求包和響應包
代理ARP
代理ARP就是通過使用一個主機(通常為router)
來作為指定的裝置使用自己的 MAC 地址來對另一裝置的ARP請求作出應答
為什麼要用代理ARP
先要了解，路由器的重要功能之一就是把區域網的廣播包限制在該網內，阻止其擴散，否則會造成網路風暴。
ARP請求是個廣播包，它詢問的物件如果在同一個區域網內，就會收到應答
但是如果詢問的物件不在同一個區域網該如何處理？路由器就提供的代理ARP為這個問題提供瞭解決方案。
工作過程
兩臺主機A和B處於同一網段但不同的廣播段時，主機A傳送ARP請求主機B的MAC地址時
因為路由器不轉發廣播包的原因，ARP請求只能到達路由器
如果路由器啟用了代理ARP功能，並知道主機B屬於它連線的網路
那麼路由器就用自己介面的MAC地址代替主機B的MAC地址來對主機A進行ARP應答
主機A接收ARP應答，但並不知道代理ARP的存在
優點：
代理ARP能在不影響路由表的情況下新增一個新的Router，使子網對該主機變得透明化
一般代理ARP應該使用在主機沒有配置預設閘道器或沒有任何路由策略的網路上
缺點：
從工作工程可以看到，這其實是一種ARP欺騙。
而且，通過兩個物理網路之間的路由器的代理ARP功能
其實互相隱藏了物理網路，這導致無法對網路拓撲進行網路概括。
此外，代理ARP增加了使用它的那段網路的ARP流量，主機需要更大的ARP快取空間
也不會為不使用ARP進行地址解析的網路工作
RARP：逆地址解析協議
將區域網中某個主機的實體地址轉換為IP地址
比如區域網中有一臺主機只知道實體地址而不知道IP地址
那麼可以通過RARP協議發出徵求自身IP地址的廣播請求，然後由RARP伺服器負責回答
RARP協議廣泛應用於無盤工作站引導時獲取IP地址。
RARP允許區域網的物理機器從網管伺服器ARP表或者快取上請求其IP地址。
存在的問題
RARP通過非常精簡的互動實現了IP地址的獲取，但同時也暴露了一些問題：
① RARP Server必須提前將MAC和IP的對映靜態繫結在本地；
若沒有提前繫結，則電腦用自己MAC詢問時，Server也不會迴應；
② RARP Server只能給電腦分配IP地址，不包括其他資訊，包括閘道器、DNS等資訊；
③ RARP基於二層封裝，只能執行在同一網段；每個網段分配地址，都需要一個RARP Server。
在RARP的基礎上，後面又有了Bootp協議，直譯過來便是"啟動協議"，功能同RARP
也是用於電腦接入網路時，用來獲取IP地址的
但是畢竟做了增強，Bootp協議能讓電腦啟動時不僅僅獲取IP地址
而且能獲取到閘道器地址從而讓電腦實現跨網段通訊
Bootp協議雖然讓電腦能夠獲取到更多的資訊，但是仍然沒有解決最大的問題：
伺服器仍然需要提前手工繫結MAC和IP地址，而對於現在的行動網路或者公共網路而言，這根本無法實現。
因為使用者什麼時候接入，接入的MAC是多少，管理員沒法提前知道。
這就有了後面的DHCP，DHCP通過動態分配的方式解決了這個詬病
並且通過DHCP中繼技術實現了跨網段地址分配，實現了全網IP地址的統一管理。
小結：
RARP是一種逝去的地址分配技術，是Bootp和DHCP的鼻祖
目前我們的電腦基本不會用到這個協議，只有部分無盤工作站等情況需要用到
IARP反向地址解析協議
(Inverse Address Resolution Protocol)是DLCI到IP的對映，他應用的場景不是乙太網，而是在幀中繼網路裡面
DLCI即資料鏈路連線標識（Data Link Connection Identifier）
是幀中繼網路裡面的二層地址，好比以太網裡面的MAC地址，用於標記幀中繼裡面的虛擬專線
幀中繼協議是一種統計複用的協議，它在單一物理傳輸線路上能夠提供多條虛電路
DLCI由SAPI和TEI組成，用來唯一的識別一個數據鏈路連線
DLCI只具有區域性意義,即交換機上不同的埠可以使用相同的DLCI號
IARP不像ARP協議可以實時互動，它是週期性執行的
通訊雙方若丟失IARP對映表，則需要等待到固定的時間互動才能重新生成並通訊。
另外不同廠商不同型號對IARP的相容性也可能不同。
基於這些原因，一般建議直接關閉IARP協議，採用靜態繫結的方式生成對映表
總結
ARP是把IP地址轉換為MAC地址的協議；一般ARP協議只適用於區域網
RARP用於實現MAC到IP的對映，本質就是為了獲取IP地址，是Bootp和DHCP協議的鼻祖；
IARP用於實現幀中繼網路中DLCI到IP地址的對映，生成幀中繼對映表（類似ARP表），實現資料封裝與通訊；
相比ARP、免費ARP、代理ARP、ARP攻防等技術，RARP和IARP隨著技術的更新迭代正在退出歷史舞臺
成為"被遺忘的兄弟協議" （對於初學者來說，也算是個好事，因為終於不用"翻轉""反向""逆向"各種分不清了）