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前言
一.ARP协议简介
二.ARP协议同网段工作原理
交换机转发原理：
泛洪：
三.ARP协议在不同网段的工作原理
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思维导图
前言
我们知道在OSI七层参考模型中，TCP/UDP协议作用于传输层可以用来在设备之间建立连接，而在连接建立的过程中，设备之间是如何知道对方的IP地址以及MAC地址从而建立连接的？
ARP协议会告诉我们答案
一.ARP协议简介
ARP协议属于数据链路层
ARP全称是“Address Resolution Protocol”(地址解析协议)，ARP作用于以太网的环境之中，以太网环境之中数据的传输依赖的是MAC地址并不是我们所熟悉的IP地址，每个电脑都有一个IP地址记以及一个MAC地址（全球唯一），二者缺一不可，将我们所知道熟悉的IP地址转换为MAC地址就是ARP协议的工作。
在以太网为传输媒介的局域网中，数据包是基于MAC地址传输的，此外，在这种局域网中数据包被称为“帧”，“数据帧”里面有两个很重要的构成分别是源MAC地址和目标MAC地址，所以，两台主机想要通信必须要获得目标主机的MAC地址。
以太网中大部分主机的IP地址是通过DHCP协议自动生成的，因此如何在基于目标主机的IP
获取目标MAC地址，这时候ARP协议将发挥作用！
二.ARP协议同网段工作原理
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当 Host 1 需要发送数据包给 Host 2 时，首先会检查其本地ARP缓存中是否有与Host 2 IP地址对应的MAC地址。如果有，则直接使用该MAC地址发送数据包。
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如果本地ARP缓存中没有Host 2 IP地址对应的MAC地址，则Host 1 发送一个ARP请求广播消息到本地网络上的所有主机，请求Host 2 的MAC地址。
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因为ARP Request目的MAC地址为 FF-FF-FF-FF-FF-FF（广播数据帧），所以交换机收到后会直接对该帧进行泛洪（广播）操作，并且学习该IP的MAC地址以及端口号到交换机自己的MAC缓存表
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所有收到ARP请求的主机都会检查请求消息中的IP地址是否与自己的IP地址相同，如果相同则会向Host 1 回复一个ARP响应消息，其中包含自己的MAC地址。
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交换机收到单播数据帧以后，会对该帧进行转发操作，并且学习Host2的MAC地址和端口号到自己的MAC缓存表
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当请求主机收到ARP响应消息后，就可以将Host 2 的IP地址与其回复的MAC地址存入本地ARP缓存中，并使用该MAC地址发送数据包给Host 2 。
交换机转发原理：
当一个数据包从交换机的的某个端口进来，交换机先看数据中的MAC地址，之后将源MAC地址和进入的接口的对应关系记录在MAC地址表，之后，看MAC地址，基于目标MAC地址查看MAC地址表，如果有记录，则按照记录从对应接口转发实现单播转发，否则，泛洪。
泛洪：
交换机将数据转发给除进入接口的剩余所有接口。
封装好的数据将在网络中传递：
三.ARP协议在不同网段的工作原理
1. 当PC1要与PC3通信，PC1数据包封装IP后继续进行二层封装。如果没有PC3的MAC地址，PC1则会查询ARP缓存表发现PC3 IP地址和自己的IP 地址不在同一个网段，需要借助IP跨网段传输，因此需要借助网关进行跨网段传输，再次查询ARP缓存表后，发现没有网关的MAC地址。
2. PC1先将数据包放入缓存中，接着通过ARP协议请求网关的MAC地址。
3. LSW 1 收到ARP请求包(含有PC1 IP 和 网关 IP 信息)将对源MAC和接口信息进行学习，然后进行泛洪
4. AR1 收到该ARP请求包之后，将PC1 MAC信息记录到自己的MAC地址表中，在解包之后将网关的IP与自身IP进行对比，如果一致，则发送ARP Reply报(将自己的IP和MAC作为源IP和MAC封装)。内容为：“你要找的网关是我，我的MAC地址为.......”
5. LSW 1收到报文后，将学习MAC信息和网关信息，并进行单播转发。
6. PC1收到 AR1的回复报文后，将对要发送的数据包再次进行封装(将网关MAC和PC3 IP作为目MAC和目标 IP 进行封装），封装之后进行发送。
目的MAC为网关MAC的原因;PC 1 和网关属于同一网段使用MAC地址即可正常通信，通过目的MAC为网关可找到网关，并将数据包发送给网关
7.当RI收到需要发送的数据包之后解包，发现目的IP不是自己的 IP 于是查找路由表，寻找前往192.168.2.2 的路径，在查询路由表之后，发现接口0/0/1 可前往192.168.2.2 之后，R1会将数据包从接口0/0/1发送，然后查询MAC地址表，如果没有PC3 的MAC地址，则进行ARP请求，如果有则正常转发。
注：
1.同网段通过MAC地址进行通信，跨网段（上网）通过IP地址进行通信
2.跨网段的转发过程是局域网传输（MAC）---路由（IP地址）---局域网传输（MAC）
3.跨网段传输目的MAC地址写网关的MAC地址，网关接收后将数据包中自己的MAC换成数据包里真正对应的MAC地址
4.ARP请求以广播发送，ARP Reply报文是单播回复的方式
5.路由器隔绝广播域，交换机隔绝冲突域
6.源IP地址和目的IP地址是始终不变的（个人觉得应该是因为需要路由）文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-657391.html
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思维导图
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