E600 教育网系列交换机配置指南-IP业务
2 ARP配置
2关于本章
2.1 ARP简介
介绍ARP的定义和作用。2.2 原理描述
介绍ARP的实现原理。
ARP配置
地址解析协议ARP（Address Resolution Protocol）是用来将IP地址解析为MAC地址的协议。
2.3 配置任务概览
ARP表项分为动态ARP表项和静态ARP表项两种。设备支持调整动态ARP老化参数和配置静态ARP表项，还支持一些扩展ARP的应用，比如Proxy ARP等。2.4 ARP配置注意事项
介绍配置ARP的注意事项。2.5 缺省配置
介绍ARP相关参数的缺省配置。2.6 配置ARP
介绍ARP详细的配置过程。
2.7 维护ARP
维护ARP包括查看ARP表项、清除ARP表项和监控ARP运行状况。
2.8 配置举例
介绍ARP相关配置示例。配置示例中包括组网需求、配置思路、操作步骤和配置文件。
2.9 ARP FAQ
介绍ARP的相关FAQ。2.10 参考信息
介绍ARP的参考标准和协议。
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2 ARP配置
2.1 ARP简介
介绍ARP的定义和作用。
定义
地址解析协议ARP（Address Resolution Protocol）是用来将IP地址解析为MAC地址的协议。
目的
在局域网中，当主机或其它三层网络设备有数据要发送给另一台主机或三层网络设备时，它需要知道对方的网络层地址（即IP地址）。但是仅有IP地址是不够的，因为IP报文必须封装成帧才能通过物理网络发送，因此发送方还需要知道接收方的物理地址（即MAC地址），这就需要一个从IP地址到MAC地址的映射。ARP即可以实现将IP地址解析为MAC地址。主机或三层网络设备上会维护一张ARP表，用于存储IP地址和MAC地址的关系。一般ARP表项包括动态ARP表项和静态ARP表项。
2.2 原理描述
介绍ARP的实现原理。
2.2.1 动态ARP
定义
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2.2.2 静态ARP表项覆盖。
动态ARP适用于拓扑结构复杂、通信实时性要求高的网络。
ARP地址解析过程
动态ARP通过广播ARP请求和单播ARP应答这两个过程完成地址解析。
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2 ARP配置
图2-1 ARP地址解析过程
Router(2)Switch_1(1)(4)(2)(3)(2)Switch_2
Host_110.10.70.1/24ac00-8400-df01
OP=1源MAC地址ac00-8400-df01Host_210.10.70.2/24ac00-8400-df02
源IP地址10.10.70.1源IP地址10.10.70.3Host_3Host_410.10.70.3/2410.10.71.4/24ac00-8400-df03ac00-8400-df04
目的IP地址10.10.70.3目的IP地址10.10.70.1ARP请求报文
目的MAC地址0000-0000-0000目的MAC地址ac00-8400-df01OP=2源MAC地址ac00-8400-df03ARP应答报文
当需要通信的两台主机处于同一网段时，如图2-1中的Host_1和Host_3，Host_1要向Host_3发送数据。1.
首先，Host_1会查找自己本地缓存的ARP表，确定是否包含Host_3对应的ARP表项。如果Host_1在ARP表中找到了Host_3对应的MAC地址，则Host_1直接利用ARP表中的MAC地址，对数据报文进行帧封装，并将数据报文发送给Host_3。如果Host_1在ARP表中找不到Host_3对应的MAC地址，则先缓存该数据报文，并以广播方式发送一个ARP请求报文。如图2-1中所示，OP字段为1表示该报文为ARP请求报文，ARP请求报文中的源MAC地址和源IP地址为Host_1的MAC地址和IP地址，目的MAC地址为全0的MAC地址，目的IP地址为Host_3的IP地址。有关ARP报文格式的详细介绍请参见ARP报文格式。
Switch_1收到ARP请求报文后，将该ARP请求报文在同一广播域内转发。
同一广播域内的主机Host_2和Host_3都能接收到该ARP请求报文，但只有被请求的主机（即Host_3）会对该ARP请求报文进行处理。Host_3比较自己的IP地址和ARP请求报文中的目的IP地址，当两者相同时进行如下处理：将ARP请求报文中的源IP地址和源MAC地址（即Host_1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应答报文给Host_1，ARP应答报文内容如图2-1中所示，OP字段为2表示该报文为ARP应答报文，源MAC地址和源IP地址为Host_3的MAC地址和IP地址，目的MAC地址和目的IP地址为Host_1的MAC地址和IP地址。
Switch_1收到ARP应答报文后，将该ARP应答报文转发给Host_1。Host_1收到ARP应答报文后，将Host_3的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将数据报文进行帧封装，并将数据报文发送给Host_3。
2.3.
4.
当需要通信的两台主机处于不同网段时，如图2-1中的Host_1和Host_4，Host_1上已经配置缺省网关，Host_1首先会发送ARP请求报文，请求网关Router的IP地址对应的MAC地址。Host_1收到ARP应答报文后，将数据报文封装并发给网关，再由网关将数据报文发送给目的主机Host_4。Host_1学习网关IP地址对应的ARP表项的过程，以及网关设备学习Host_4的IP地址对应的ARP表项的过程与上述同网段主机Host_1和Host_3之间进行ARP地址解析的过程类似，不再赘述。
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2 ARP配置
ARP老化机制
如图2-1中所示，如果每次Host_1和Host_3通信前都要发送一个广播的ARP请求报文，会极大的增加网络负担。而且同广播域的所有设备都需要接收和处理这个广播的ARP请求报文，也极大的影响了网络中设备的运行效率。为了解决以上问题，每台主机或设备上都维护着一个高速缓存，这是ARP高效运行的一个关键。在这个高速缓存中，存放主机或设备最近学习到的IP地址到MAC地址的映射关系，即动态ARP表项。主机或设备每次发送报文时，会先在本地高速缓存中查找目的IP地址所对应的MAC地址。如果高速缓存中有对应的MAC地址，主机或设备不会再发送ARP请求报文，而是直接将报文发至这个MAC地址；如果高速缓存中没有对应的MAC地址，主机或设备才会广播发送ARP请求报文，进行ARP地址解析。
一方面由于高速缓存的容量限制，另一方面为了保证高速缓存中ARP表项的准确性，设备会对动态ARP表项进行老化和更新。
动态ARP表项的老化参数有：老化超时时间、老化探测次数和老化探测模式。设备上动态ARP表项到达老化超时时间后，设备会发送老化探测报文（即ARP请求报文），如果能收到ARP应答报文，则更新该动态ARP表项，本次老化探测结束；如果超过设置的老化探测次数后仍没有收到ARP应答报文，则删除该动态ARP表项，本次老化探测结束。
设备发送的老化探测报文可以是单播报文，也可以是广播报文。缺省情况下，设备只在最后一次发送ARP老化探测报文是广播模式，其余均为单播模式发送。当对端设备MAC地址不变时，可以配置接口以单播模式发送ARP老化探测报文。当接口Down时设备会立即删除相应的动态ARP表项。
ARP报文格式
ARP请求和应答的报文格式如图2-2所示。图2-2 ARP请求和应答报文格式
以太网目以太网的MAC源MAC帧类型硬件类型协议类型硬件地址长度协议地址长度OP源MAC源IP目的MAC目的IP以太网首部ARP报文
报文的长度是42字节。前14字节的内容表示以太网首部，后28字节的内容表示ARP请求或应答报文的内容。报文中相关字段的解释如表2-1所示。表2-1 ARP报文各字段的含义字段以太网目的MAC长度48比特含义以太网目的MAC地址。发送ARP请求报文时，该字段为广播的MAC地址0xffff-ffff-ffff。48比特以太网源MAC地址。18
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2 ARP配置
字段帧类型长度16比特含义数据的类型。对于ARP请求或应答来说，该字段的值为0x0806。硬件类型16比特硬件地址的类型。对于以太网，该字段的值为1。协议类型16比特发送方要映射的协议地址类型。对于IP地址，该字段的值为0x0800。硬件地址长度8比特硬件地址的长度。对于ARP请求或应答来说，该字段值为6。协议地址长度8比特协议地址的长度。对于ARP请求或应答来说，该字段值为4。OP16比特操作类型。OP的值与操作类型的关系如下：l1表示ARP请求报文。l2表示ARP应答报文。源MAC48比特源MAC地址。该源MAC地址与以太网首部中的以太网源MAC相同。源IP目的MAC32比特48比特源IP地址。目的MAC地址。发送ARP请求报文时，该字段为全0的MAC地址0x0000-0000-0000。目的IP
32比特目的IP地址。2.2.2 静态ARP
定义
静态ARP表项是由网络管理员手工建立的IP地址和MAC地址之间固定的映射关系。静态ARP表项不会被老化，不会被动态ARP表项覆盖。
分类
静态ARP表项分为短静态ARP表项和长静态ARP表项。l
短静态ARP表项：手工建立IP地址和MAC地址之间固定的映射关系，未同时指定VLAN和出接口。
如果出接口是处于二层模式的以太网接口，短静态ARP表项不能直接用于报文转发。当需要发送报文时，设备会先发送ARP请求报文，如果收到的ARP应答报文中的源IP地址和源MAC地址与所配置的IP地址和MAC地址相同，则将收到ARP应答报文的VLAN和接口加入该静态ARP表项中，后续设备可直接用该静态ARP表项转发报文。
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01-02 ARP配置
