arp當網路裝置有資料要傳送給另一台網路裝置時，必須要知道對方的網路層位址（即ip位址）。ip位址由網路層來提供，但是僅有ip位址是不夠的，ip資料報文必須封裝成幀才能通過資料鏈路進行傳送。資料幀必須要包含目的mac位址，因此傳送端還必須獲取到目的mac位址。通過目的ip位址來獲取目的mac位址的過程是由arp（address resolution protocol）協議來實現的。
arp的資料報格式hardware type表示硬體位址型別，一般為乙太網；
protocol type表示三層協議位址型別，一般為ip；
hardware length和protocol length為mac位址和ip位址的長度，單位是位元組；
operation code指定了arp報文的型別，包括arp request和arp reply；
source hardware address指的是傳送arp報文的裝置mac位址；
source protocol address指的是傳送arp報文的裝置ip位址；
destination hardware address指的是接收者mac位址，在arp request報文中，該字段值為0；
destination protocol address指的是接收者的ip位址。
arp報文不能穿越路由器，不能被**到其他廣播域。
arp快取網路裝置一般都有乙個arp快取（arp cache），arp快取用來存放ip位址和mac位址的關聯資訊。在傳送資料前，裝置會先查詢arp快取表。如果快取表中存在對方裝置的mac位址，則直接採用該mac位址來封裝幀，然後將幀傳送出去。如果快取表中不存在相應資訊，則通過傳送arp request報文來獲得它。學習到的ip位址和mac位址的對映關係會被放入arp快取表中存放一段時間。在有效期內，裝置可以直接從這個表中查詢目的mac位址來進行資料封裝，而無需進行arp查詢。過了這段有效期，arp表項會被自動刪除。
如果目標裝置位於其他網路，則源裝置會在arp快取表中查詢閘道器的mac位址，然後將資料傳送給閘道器，閘道器再把資料**給目的裝置。
arp請求本例中，主機a的arp快取表中不存在主機c的mac位址，所以主機a會傳送arp request來獲取目的mac位址。arp request報文封裝在以太幀裡。幀頭中的源mac位址為傳送端主機a的mac位址。此時，由於主機a不知道主機c的mac位址，所以目的mac位址為廣播位址ff-ff-ff-ff-ff-ff。arp request報文中包含源ip位址、目的ip位址、源mac位址、目的mac位址，其中目的mac位址的值為0。arp request報文會在整個網路上傳播，該網路中所有主機包括閘道器都會接收到此arp request報文。閘道器將會阻止該報文傳送到其他網路上。
arp響應所有的主機接收到該arp request報文後，都會檢查它的目的協議位址欄位與自身的ip位址是否匹配。如果不匹配，則該主機將不會響應該arp request報文。如果匹配，則該主機會將arp報文中的源mac位址和源ip位址資訊記錄到自己的arp快取表中，然後通過arp reply報文進行響應。
主機c會向主機a回應arp reply報文。arp reply報文中的源協議位址是主機c自己的ip位址，目標協議位址是主機a的ip位址，目的mac位址是主機a的mac位址，源mac位址是自己的mac位址，同時operation code被設定為reply。arp reply報文通過單播發送。
主機a收到arp reply以後，會檢查arp報文中目的mac位址是否與自己的mac匹配。如果匹配，arp報文中的源mac位址和源ip位址會被記錄到主機a的arp快取表中。
在上述例子的組網中，主機a需要與主機b通訊時，目的ip位址與本機的ip位址在同乙個網段，所以a將會以廣播形式傳送arp request報文，請求主機b的mac位址。但是，廣播報文無法被路由器**，所以主機b無法收到主機a的arp請求報文，當然也就無法應答。
在路由器上啟用**arp功能，就可以解決這個問題。啟用**arp後，路由器收到這樣的請求，會查詢路由表，如果存在主機b的路由表項，路由器將會使用自己的g0/0/0介面的mac位址來回應該arp request。主機a收到arp reply後，將以路由器的g0/0/0介面mac位址作為目的mac位址進行資料**。
免費arp主機被分配了ip位址或者ip位址發生變更後，必須立刻檢測其所分配的ip位址在網路上是否是唯一的，以避免位址衝突。主機通過傳送arp request報文來進行位址衝突檢測。
主機a將arp request廣播報文中的目的ip位址字段設定為自己的ip位址，且該網路中所有主機包括閘道器都會接收到此報文。當目的ip位址已經被某乙個主機或閘道器使用時，該主機或閘道器就會回應arp reply報文。通過這種方式，主機a就能探測到ip位址衝突了。
免費arp可以用來探測ip位址是否衝突。
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