ARP地址解析协议 详解

1.什么是ARP?

ARP协议是“Address Resolution Protocol”(地址解析协议)的缩写。

2.ARP的作用

在以太网环境中,数据的传输所依懒的是MAC地址而非IP地址,而将已知IP地址转换为MAC地址的工作是由ARP协议来完成的。

在局域网中,网络中实际传输的是“”,帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中,一个主机和另一个主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢?它就是通过地址解析协议获得的。

所谓“地址解析”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。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址查询目标设备的MAC地址,以保证通信的顺利进行。

3.ARP工作流程

假设主机A和B在同一个网段,主机A要向主机B发送信息,具体的地址解析过程如下:

(1) 主机A首先查看自己的ARP表,确定其中是否包含有主机B对应的ARP表项。如果找到了对应的MAC地址,则主机A直接利用ARP表中的MAC地址,对IP数据包进行帧封装,并将数据包发送给主机B

(2) 如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址,则将缓存该数据报文,然后以广播方式发送一个ARP请求报文

ARP请求报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址为主机A的IP地址和MAC地址,目标IP地址和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址

由于ARP请求报文以广播方式发送,该网段上的所有主机都可以接收到该请求,但只有被请求的主机(即主机B)会对该请求进行处理

(3) 主机B比较自己IP地址和ARP请求报文中的 目标IP 地址,当两者相同时进行如下处理:将ARP请求报文中的发送端(即主机A)的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。

之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A,其中包含了自己的MAC地址。

(4) 主机A收到ARP响应报文后,将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发,同时将IP数据包进行封装后发送出去。


4.ARP表

设备通过ARP解析到目的MAC地址后,将会在自己的ARP表中增加IP地址MAC地址映射表项,以用于后续到同一目的地报文的转发。


5.动态ARP表

动态ARP表项由ARP协议通过ARP报文自动生成和维护,可以被老化,可以被新的ARP报文更新,可以被静态ARP表项覆盖。当到达老化时间、接口down时会删除相应的动态ARP表项。

6.静态ARP表

静态ARP表项通过手工配置和维护,不会被老化,不会被动态ARP表项覆盖
配置静态ARP表项可以增加通信的安全性。静态ARP表项可以限制和指定IP地址的设备通信时只使用指定的MAC地址,此时攻击报文无法修改此表项的IP地址和MAC地址的映射关系,从而保护了本设备和指定设备间的正常通信。

7.免费ARP

免费ARP指主机发送ARP查找自己的IP地址,通常发生在系统引导期间进行接口配置时。与标准ARP的区别就是免费ARP分组的目的IP地址字段封装的是自己的IP地址,即向所在网络请求自己的MAC地址。

免费ARP的作用有:

(1) 一个主机可以通过它来确定另一个主机是否设置了相同的 IP地址
正常情况下发送免费ARP请求不会收到ARP应答,如果收到了一个ARP应答,则说明网络中存在与本机相同的IP地址的主机,发生了地址冲突

(2)更新其他主机高速缓存中旧的硬件地址信息。
如果发送免费ARP的主机正好改变了硬件地址,如更换了接口卡。

其他主机接收到这个ARP请求的时候,发现自己的ARP高速缓存表中存在对应的IP地址,但是MAC地址不匹配,那么就需要利用接收的ARP请求来更新本地的ARP高速缓存表表项。

(3)网关利用免费ARP防止ARP攻击
有些网关设备在一定的时间间隔内向网络主动发送免费ARP报文,让网络内的其他主机更新ARP表项中的网关MAC地址信息,以达到防止或缓解ARP攻击的效果。

(4)利用免费ARP进行ARP攻击
ARP协议并不只在发送了ARP请求才接收ARP应答,计算机只要接收到ARP应答数据包,就会使用应答中的IP和MAC地址对本地的ARP缓存进行更新。

主机可以构造虚假的免费ARP应答,将ARP的源MAC地址设为错误的MAC地址,并把这个虚假的免费ARP应答发送到网络中,那么所有接收到这个免费ARP应答的主机都会更新本地ARP表中相应IP地址对应的MAC地址。更新成功后,这些主机的数据报文就会被转发到错误的MAC地址,从而实现了ARP欺骗的攻击。

8.代理ARP

代理ARP就是通过使用一个主机(通常为router),来作为指定的设备使用自己的 MAC 地址来对另一设备的ARP请求作出应答。

为什么需要代理ARP?

先要了解,路由器的重要功能之一就是把局域网的广播包限制在该网内,阻止其扩散,否则会造成网络风暴

ARP请求是个广播包,它询问的对象如果在同一个局域网内,就会收到应答。但是如果询问的对象不在同一个局域网该如何处理?路由器就提供了代理ARP为这个问题提供了解决方案。

工作过程

两台主机A和B处于同一网段但不同的广播段(不在同一物理网络上)时,主机A发送ARP请求主机B的MAC地址时,因为路由器不转发广播包的原因,ARP请求只能到达路由器。如果路由器启用了代理ARP功能,并知道主机B属于它连接的网络,那么路由器就用自己接口的MAC地址代替主机B的MAC地址对主机A进行ARP应答。主机A接收ARP应答,但并不知道代理ARP的存在。

9.代理ARP的优缺点
优点:

代理ARP能在不影响路由表的情况下添加一个新的Router,使子网对该主机变得透明化。一般代理ARP应该使用在主机没有配置默认网关或没有任何路由策略的网络上。

缺点:

从工作工程可以看到,这其实是一种ARP欺骗。而且,通过两个物理网络之间的路由器的代理ARP功能其实互相隐藏了物理网络,这导致无法对网络拓扑进行网络概括。此外,代理ARP增加了使用它的那段网络的ARP流量,主机需要更大的ARP缓存空间,也不会为不使用ARP进行地址解析的网络工作。

10.ARP攻击

ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址查询目标设备的MAC地址,以保证通信的进行。

基于ARP协议的这一工作特性,黑客向对方计算机不断发送有欺诈性质的ARP数据包,数据包内包含有与当前设备重复的Mac地址,使对方在回应报文时,由于简单的地址重复错误而导致不能进行正常的网络通信。

一般情况下,受到ARP攻击的计算机会出现两种现象:
(1)不断弹出“本机的XXX段硬件地址与网络中的XXX段地址冲突”的对话框。
(2) 计算机不能正常上网,出现网络中断的症状。

因为这种攻击是利用ARP请求报文进行“欺骗”的,所以防火墙会误以为是正常的请求数据包,不予拦截。因此普通的防火墙很难抵挡这种攻击。

相关推荐

最近更新

  1. CS32 C++ programming

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  2. LeetCode-94-二叉树的中序遍历

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  3. springboot接口提高查询速度方法

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  4. 分治法构建Gray码问题

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  5. 深入理解与运用Vue 2中的插槽(Slots)

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  6. 测试testing1

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  7. Mysql多表联查使用聚合函数常见问题

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  8. 第七周笔记

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  9. MySQL运维故障排查与高效解决方案

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  10. 机器学习笔记 - torch.hub 和 torchvision.models 的区别

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  11. MySQL运维故障解决方案:实战案例与深度解析

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读
  12. JWT原理

    JWT原理

    2024-04-03 10:02:03      0 阅读
  13. Docker - 网络

    2024-04-03 10:02:03       0 阅读

热门阅读

  1. Redis实战

    2024-04-03 10:02:03       6 阅读
  2. Pathlib库的有哪些神奇功能在Python中

    2024-04-03 10:02:03       5 阅读
  3. 速盾:cdn加速https额外收费吗?

    2024-04-03 10:02:03       6 阅读
  4. pytorch | yolov5 Can not get arrribute SiLU

    2024-04-03 10:02:03       5 阅读
  5. 常见哈希算法及其应用场景

    2024-04-03 10:02:03       5 阅读
  6. 设计模式(14):命令模式

    2024-04-03 10:02:03       5 阅读
  7. 1344: 【递推】【入门】流感传染

    2024-04-03 10:02:03       6 阅读
  8. WebKit内核架构深度解析:核心技术与工作机制

    2024-04-03 10:02:03       6 阅读
  9. web有哪些方式可以实时更新数据

    2024-04-03 10:02:03       7 阅读
  10. vue 基础回顾

    2024-04-03 10:02:03       6 阅读
  11. 【2024最新】vue3的基本使用(超详细)

    2024-04-03 10:02:03       6 阅读
  12. freertosday3

    2024-04-03 10:02:03       4 阅读
  13. 平台介绍-大屏组件

    2024-04-03 10:02:03       5 阅读