《TCP/IP详解 卷一》第4章 地址解析协议ARP

目录

4.1 引言

4.2 一个例子

4.3 ARP缓存

4.4 ARP帧格式

4.5 ARP例子

4.6 ARP缓存超时

4.7 代理ARP

4.8 免费ARP和地址冲突检测

4.9 ARP命令

4.10 使用ARP设置嵌入式设备IPv4地址

4.11 与ARP相关攻击

4.12 总结

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4.1 引言

地址解析：

        IPv4：ARP（仅用于广播网络）。

        IPv6：NDP邻居发现协议。

NDP有两个报文：

        邻居发现请求报文：NS

        邻居发现应答报文：NA

NDP属于ICMPv6一部分。

PC收到包的目的MAC不是自己则丢弃。

而交换机端口不具有MAC地址。交换机的端口检查收到包目的MAC，而是查找MAC地址表，获得转发端口。

路由查找：

        如果查找到的路由表网关，则继续转发。

        如果查找到的路由表网关为空，说明已抵达终点，不转发。

如果主机发现收到的ARP中请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，将丢弃ARP请求。

如过IP地址匹配，则将ARP请求报文的源IP地址和源MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。

4.2 一个例子

PPP链路不使用ARP，因为不涉及MAC地址，不需要地址解析。

4.3 ARP缓存

老化时间：默认20分钟。

ARP条目中Flags：

        C（Complete，已完成）：表示该ARP条目已完成地址解析过程，存储在ARP缓存中。

        M（Permanent，永久）：表示该ARP条目是永久性，通常是手动添加的。

        P（Published，已发布）： 表示该条目已被广播到其他设备。

4.4 ARP帧格式

ARP请求：目的以太网地址ff:ff:ff:ff:ff:ff （广播）

硬件类型：值为1，表示以太网。

协议类型：值为0x800，表示IPv4。

硬件大小：值为6，表示地址长度。

协议大小： 值为4，表示协议地址长度。

Op操作有：

        ARP请求 ARP应答

        RARP请求 RARP应答

4.5 ARP例子

4.6 ARP缓存超时

大部分实现中complete ARP条目默认为20分钟，非complete ARP条目默认3分钟。

complete ARP：通过动态学习得到ARP条目。

4.7 代理ARP

如果目标主机位于不同子网时，ARP请求会失败。此时可使用代理ARP。

网关配置代理ARP后：

        网关收到ARP请求后，如果本地ARP缓存有目标主机IP地址映射，会伪装成目标主机响应ARP请求，并将自己MAC地址作为目标主机MAC地址返回给源主机。

        源主机想与目标主机通信时，先将数据发送到网关MAC地址，网关在转发到目标主机。

可隐藏真实主机，也存在安全隐患。ARP代理不常见，尽量避免使用。

使能方法：echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/*/proxy_arp

4.8 免费ARP和地址冲突检测

免费ARP：ARP请求寻找自己地址。

使用场景：接口启动时，且被配置为上行。

可知：发送方协议地址和目的协议地址相同。

免费ARP作用：

        1. 检测是否IPv4地址冲突（只能检测，无法解决）

        2. 如果改变硬件地址，发送该帧，使其他主机更新ARP条目。

ACD（Address Conflict Detection，地址冲突检测）

IPv4 ACD类似免费ARP，包括：

        ARP探测报文：与免费ARP区别是，发送发协议地址为0，这样对方不会缓存该ARP。

        ARP通告报文：表明正使用该地址，让对方更新ARP。

IPv6 ACD地址冲突检测步骤：

        地址配置：当IPv6接口启动时，使用SLAAC、DHCPv6等地址配置方式获取IPv6地址。

        地址检查：接口获取到IPv6地址后，它会发送多播Neighbor Solicitation（NS）消息，询问该IPv6地址是否已被其他节点使用。

        地址确认：如果该IPv6地址已被某节点使用，它会发送多播的Neighbor Advertisement（NA）消息作为响应，告知其他节点该IPv6地址已被使用。

        地址处理：如果没有收到其他节点响应，那么该接口可继续使用该IPv6地址。

4.9 ARP命令

显示ARP条目：

        arp -a

        arp -n

添加ARP条目：

        arp -s

删除ARP条目：

        arp -d

4.10 使用ARP设置嵌入式设备IPv4地址

设置IPv4地址方式：

        DHCP

        ARP（不常见）：手动设置一个ARP映射，然后向该IP发送分组。 对方收到该IP分组后，设置IP

4.11 与ARP相关攻击

使用代理ARP假扮真实主机，应答。

/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_filter：

        作用：用于控制 ARP 报文过滤，比如：

                若ARP请求接口，与发送应答接口不一致，则应答抑制。

                如果接收的ARP请求目标IP不在本地子网上，不会响应ARP请求。

4.12 总结