【网络基础】解析ARP协议：概念、工作原理、安全风险、相关指令

文章目录

[1. 引入](#1. 引入)
[2. 概念](#2. 概念)
[3. ARP协议工作过程](#3. ARP协议工作过程)
[4. 通过指令获取当前主机所处局域网的所有IP和MAC地址？](#4. 通过指令获取当前主机所处局域网的所有IP和MAC地址？)
[5. arp欺骗](#5. arp欺骗)
- [5.1 防护措施](#5.1 防护措施)

1. 引入

我们知道，在局域网通信中，一台主机想向另一台主机发送数据，自然需要得到目标网络以及目标主机，但发送方只知道目标IP，而不知道对方的MAC地址，自然就无法封装MAC帧；

此时就有一个概念：在同一个网段，通过目标IP获取目标MAC地址 ------ ARP协议（地址解析协议）

3解释ARP的工作过程 前，我们先看ARP数据报的格式

以太网和ARP报文结构的说明：

源 MAC 地址 和 目的 MAC 地址 在以太网首部和 ARP 请求中各出现一次。在链路层为以太网的情况下，这些字段在 ARP 请求中可能显得多余，但对于其他类型的链路层网络，它们可能是必要的。
硬件类型：指示链路层网络类型。例如，1 表示以太网。
协议类型：指示要转换的地址类型。例如，0x0800 表示 IP 地址。
硬件地址长度：对于以太网地址，长度为 6 字节。
协议地址长度：对于 IP 地址，长度为 4 字节。

以上是固定的字段定义。接下来是 ARP 报文中的具体信息：

发送端以太网地址：即发送方的 MAC 地址。
发送端 IP 地址：即发送方的 IP 地址。
目标以太网地址 ：目标的 MAC 地址，通常未知时设为全 1，即 ff:ff:ff:ff:ff:ff。
目标 IP 地址：即目标的 IP 地址。

关于 op 字段（操作码）的说明：

op 字段 指示 ARP 报文的类型：
- op = 1：ARP 请求。
- op = 2：ARP 应答。
任何主机在网络中可能会向目标主机发起 ARP 请求，并在之后收到对应的 ARP 应答。
同样，任何主机也可能会接收到来自其他主机的 ARP 请求。

2. 概念

有了上面的ARP协议的引入，简单介绍其概念：

**ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）**是一种用于在局域网内通过IP地址来寻找对应的MAC地址的协议。

其主要作用是在网络中将IP地址转换为物理地址（即MAC地址），从而使得数据包可以在以太网或其他局域网介质中正确传输。

3. ARP协议工作过程

首先是发送方HA向目标HD发送数据：
- 所有主机都会收到并处理（目的MAC地址为FF...FF，未知）：
随后HD会进行应答（一对一传输应答）：
- 只有HA（接收方）会收到并处理该应答（目的MAC地址已知）：

从上面arp的工作流程来看，arp会进行一次请求和应答，是不是每次发送数据都得进行请求和应答？
- 不是，arp请求成功后，请求方会将 [IP:MAC地址] 的映射关系暂时保存
是否只在目标端的子网中才进行arp，从发送端到目标端的路径中会不会进行？
- 会进行，如上面的两图，arp的过程在整个局域网中随时可能发生。

4. 通过指令获取当前主机所处局域网的所有IP和MAC地址？

在Windows/linux上，可以直接使用arp -a命令来查看本地ARP缓存中的IP和MAC地址。这会显示与当前主机通信过的其他设备的IP和MAC地址。

cpp 复制代码

arp -a
Interface: 192.168.1.2 --- 0x3
  Internet Address      Physical Address      Type
  192.168.1.1           00-14-22-01-23-45     dynamic
  192.168.1.3           00-14-22-67-89-ab     dynamic
  192.168.1.4           00-14-22-cd-ef-12     dynamic

5. arp欺骗

**ARP 欺骗（ARP Spoofing）**是一种网络攻击方法，其中攻击者向局域网中的设备发送伪造的 ARP 消息，从而使目标设备将攻击者的 MAC 地址与目标 IP 地址进行关联。这会导致以下问题：

流量劫持：攻击者可以拦截和查看原本发送给目标设备的数据包。
中间人攻击：攻击者可以修改或伪造数据包，从而干扰通信。
网络瘫痪：通过发送大量伪造的 ARP 请求，可以使网络中的设备无法正常通信。

5.1 防护措施

启用静态 ARP 表：在网络设备上配置静态 ARP 表项，防止 ARP 表被篡改。
使用 ARP 监控工具：使用工具检测和警报 ARP 欺骗活动。
网络分段和 VLAN：通过网络分段和 VLAN 限制 ARP 欺骗的影响范围。
启用动态 ARP 检测：在支持的交换机上启用动态 ARP 检测功能。