网络设备有数据要发送给另一台网络设备时，必须要知道对方的网络层地址（即IP地址）。IP地址由网络层来提供，但是仅有IP地址是不够的，IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路进行发送。数据帧必须要包含目的mac地址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。通过目的IP地址二获取的MAC地址的过程是由ARP（Address Resolution Protocol）协议来实现的。

来历

地址解析协议由互联网工程任务组（IETF）在1982年11月发布的RFC 826中描述制定。 [1] 地址解析协议是IPv4中必不可少的协议，而IPv4是使用较为广泛的互联网协议版本（IPv6仍处在部署的初期）。

OSI模型把网络工作分为七层，IP地址在OSI模型的第三层，MAC地址在第二层，彼此不直接打交道。在通过以太网发送IP数据包时，需要先封装第三层（32位IP地址）、第二层（48位MAC地址）的报头，但由于发送时只知道目标IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二、三层，所以需要使用地址解析协议。使用地址解析协议，可根据网络层IP数据包包头中的IP地址信息解析出目标硬件地址（MAC地址）信息，以保证通信的顺利进行。

目的MAC地址

一台网络设备要发送数据给另外一台网络设时，必须要知道对方的IP地址。但是，仅有IP地址是不够的，因为IP数据报文必须封装成帧才能通过数据链路层进行发送，而数据帧必须要包含目的MAC地址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。每一个网络设备在数据封装前都需要获取下一跳的MAC地址。IP地址由网络层来提供，MAC地址通过ARP协议来获取。ARP协议是TCP/IP协议簇中的重要组成部分，ARP能够通过目的IP地址发现目标设备的MAC地址，从而实现数据链路层的可达性。

ARP数据包格式

网络设备通过ARP报文来发现目的MAC地址。ARP报文中包含以下字段：

1）Hardware Type：硬件地址类型，一般为以太网；

2）Protocol Type：表示三层协议地址类型，一般为IP；

3）Hardware Length和Protocol Length为MAC地址和IP地址的长度，单位是字节； （这个理论上可以不要，因为前面已经确定了硬件类型和协议类型）

4）Operation Code指定了ARP报文的类型，包括ARP request和ARP reply；

5）Source Hardware Address 指的是发送ARP报文的设备MAC地址；

6）Source Protocol Address指的是发送ARP报文的设备IP地址；

7）Destination Hardware Address指的是接收者MAC地址，在ARP request报文中，该字段值为0；

8）Destination Protocol Address指的是接受者的IP地址。

ARP工作过程

图片.png

通过ARP协议，网络设备可以建立目标IP地址和MAC地址之间的映射。网络设备通过网络层获取到目的IP地址之后，还要判断目的MAC地址是否已知。

ARP缓存