【网络】广播地址工作原理（arp不受广播地址影响）

文章目录

• 概述
• 二、二层广播地址工作原理详细示例
• • [**第一步：主机A想ping主机B (192.168.1.200)**](#第一步：主机A想ping主机B (192.168.1.200))
  • • [1.1 主机A的思考过程](#1.1 主机A的思考过程)
    • [1.2 ARP 请求包构造（主机A → 广播地址）](#1.2 ARP 请求包构造（主机A → 广播地址）)
    • [1.3 交换机如何处理这个帧](#1.3 交换机如何处理这个帧)
  • **第二步：主机B和主机C的处理**
  • • [2.1 主机B的处理](#2.1 主机B的处理)
    • [2.2 主机C的处理](#2.2 主机C的处理)
  • **第三步：ARP缓存表的变化**
  • • [3.1 主机A的ARP缓存表](#3.1 主机A的ARP缓存表)
    • [3.2 主机B的ARP缓存表](#3.2 主机B的ARP缓存表)
    • [3.3 主机C的ARP缓存表](#3.3 主机C的ARP缓存表)
• [二 、 3层广播地址](#二 、 3层广播地址)
• • **如果设置了非标准广播地址**
  • • 问题1：ARP请求发到哪里？
    • 问题2：主机B能收到吗？
  • 错误广播地址的实际影响案例（必现场景）
  • • 场景1：局域网广播扫描工具完全失效（最直观）
    • 操作步骤
    • 现象
    • 根本原因
    • 场景2：无法接收局域网标准广播服务通知
  • 核心共性结论

概述

首先广播地址分为二层广播地址和三层广播地址

二层广播地址是固定的，三层是需要设置的，即我们常说的广播地址是三层，例如 一个网卡的有如下设置：

网络：192.168.1.0/24

ip: 192.168.1.10

广播地址：192.168.1.255

二、二层广播地址工作原理详细示例

场景设定

网络：192.168.1.0/24
广播地址：192.168.1.255 (所有主机网卡都设置这个广播地址)
主机A：IP=192.168.1.100，MAC=aa:aa:aa:aa:aa:aa
主机B：IP=192.168.1.200，MAC=bb:bb:bb:bb:bb:bb
主机C：IP=192.168.1.150，MAC=cc:cc:cc:cc:cc:cc
所有主机都连接到同一个交换机

第一步：主机A想ping主机B (192.168.1.200)

1.1 主机A的思考过程

"我想和 192.168.1.200 通信，但我不知道它的 MAC 地址。
我需要先通过 ARP 请求获取它的 MAC 地址。"

1.2 ARP 请求包构造（主机A → 广播地址）

以太网帧头部：
  目标MAC：ff:ff:ff:ff:ff:ff (广播MAC地址)
  源MAC：aa:aa:aa:aa:aa:aa (主机A)
  类型：0x0806 (ARP协议)

ARP数据部分：
  硬件类型：以太网 (0x0001)
  协议类型：IPv4 (0x0800)
  硬件地址长度：6
  协议地址长度：4
  操作码：1 (ARP请求)
  发送方MAC：aa:aa:aa:aa:aa:aa
  发送方IP：192.168.1.100
  目标MAC：00:00:00:00:00:00 (未知，填充为全0)
  目标IP：192.168.1.200

备注：

二层广播MAC（ff:ff:ff:ff:ff:ff）：

• 硬件固定，不可配置
• 所有广播包的二层目标都是这个
• 确保物理层所有设备都能收到

1.3 交换机如何处理这个帧

交换机收到从端口1来的帧：
1. 查看目标MAC：ff:ff:ff:ff:ff:ff (广播地址)
2. 决定：泛洪(flood)到所有其他端口(除了收到端口)
3. 主机B(端口2)和主机C(端口3)都会收到这个帧

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第二步：主机B和主机C的处理

2.1 主机B的处理

1. 网卡收到帧，检查目标MAC：
   ff:ff:ff:ff:ff:ff → 这是广播地址！
   → 所有网卡都必须接收广播帧

2. 解析ARP请求：
   "有人在问：谁有 192.168.1.200？"
   → 咦，这就是我的IP地址！

3. 主机B发送ARP回复（单播）：
   以太网帧头部：
     目标MAC：aa:aa:aa:aa:aa:aa (主机A)
     源MAC：bb:bb:bb:bb:bb:bb (主机B)
   
   ARP数据部分：
     操作码：2 (ARP回复)
     发送方MAC：bb:bb:bb:bb:bb:bb
     发送方IP：192.168.1.200
     目标MAC：aa:aa:aa:aa:aa:aa
     目标IP：192.168.1.100

2.2 主机C的处理

1. 网卡收到帧，检查目标MAC：
   ff:ff:ff:ff:ff:ff → 这是广播地址，必须接收

2. 解析ARP请求：
   "有人在问：谁有 192.168.1.200？"
   → 这不是我的IP地址(我是192.168.1.150)

3. 主机C的操作：
   a) 默默丢弃这个ARP请求
   b) 但会学习：192.168.1.100 → aa:aa:aa:aa:aa:aa
   c) 更新自己的ARP缓存表

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第三步：ARP缓存表的变化

3.1 主机A的ARP缓存表

通信前：
  空表

收到ARP回复后：
  192.168.1.200 → bb:bb:bb:bb:bb:bb
  (状态：可达，缓存时间通常2分钟)

3.2 主机B的ARP缓存表

回复后自动添加：
  192.168.1.100 → aa:aa:aa:aa:aa:aa

3.3 主机C的ARP缓存表

被动学习：
  192.168.1.100 → aa:aa:aa:aa:aa:aa

二 、 3层广播地址

如果设置了非标准广播地址

假设主机A设置了：

sudo ip addr add 192.168.1.100/24 brd 192.168.1.200 dev eth0

问题1：ARP请求发到哪里？

主机A构造ARP请求时：
  目标MAC还是：ff:ff:ff:ff:ff:ff (二层广播，不变)
  但目标IP广播地址被错误地理解为：192.168.1.200

实际上，对于ARP来说：
  二层广播地址(ff:ff:ff:ff:ff:ff)才是关键
  但一些网络栈可能会混乱

问题2：主机B能收到吗？

能收到！因为：
1. 二层MAC地址仍然是广播地址
2. 交换机仍然会泛洪
3. 主机B的网卡仍然会接收广播帧

也就是说此时对于A的发送是没有任何影响的，及时设置一个非标准的3层掩码，因为此时压根没用到这个掩码 ！

但问题在于：

1. 主机A可能不会接收别人广播到192.168.1.255的包
2. 某些网络栈实现可能行为异常
3. 路由选择或其他网络功能可能出错

错误广播地址的实际影响案例（必现场景）

前提条件

• 主机A配置：sudo ip addr add 192.168.1.100/24 brd 192.168.1.200 dev eth0（错误广播地址 192.168.1.200，标准应为 192.168.1.255/24）
• 同网段其他主机：B(192.168.1.50)、C(192.168.1.150)、D(192.168.1.200)

场景1：局域网广播扫描工具完全失效（最直观）

操作步骤

1. 在主机A执行标准网段扫描命令：ping -b 192.168.1.255
2. 或执行 ARP 扫描命令：arp-scan -l

现象

• ping -b 192.168.1.255 无任何主机回复（仅主机D可能回复）
• arp-scan -l 只能扫描到主机D(192.168.1.200)，B、C完全无法识别

根本原因

• ping -b、arp-scan 等工具会读取本机配置的广播地址作为目标IP
• 主机A实际发送的是单播包（目标IP=192.168.1.200），而非标准广播包（目标IP=192.168.1.255）
• 只有IP为 192.168.1.200 的主机D能接收，其他主机收不到扫描请求

场景2：无法接收局域网标准广播服务通知

操作步骤

1. 主机B（正常配置广播地址 192.168.1.255）开启 Windows 共享文件夹 / 局域网联机游戏房间
2. 主机B会定时发送标准广播包（目标IP=192.168.1.255）宣告服务存在
3. 在主机A上搜索局域网共享 / 游戏房间

现象

• 主机A的「网络邻居」看不到主机B的共享文件夹
• 主机A的游戏客户端搜不到主机B创建的房间
• 其他正常配置的主机可以正常发现主机B的服务

根本原因

• 主机A的网络栈会校验收到的广播包：只有目标IP与本机配置的广播地址一致，才会交给上层应用
• 主机B发送的广播包目标IP=192.168.1.255，与主机A配置的 192.168.1.200 不匹配
• 主机A的网络栈直接丢弃该广播包，应用层无法感知服务存在

核心共性结论

错误广播地址的影响仅作用于三层广播通信，分为两类：

1. 发送侧：本机广播工具的目标IP被错误地址带偏，从「一对多」变成「一对一」
2. 接收侧：丢弃所有目标IP为标准广播地址的包，无法感知局域网广播服务