【网络】ARP表、MAC表、路由表

ARP表

       网络设备存储IP-MAC映射关系的表项，便于快速查找和转发数据包

ARP协议工作原理

        ARP（Address Resolution Protocol），地址解析协议，能够将网络层的IP地址解析为数据链路层的MAC地址。

        1.主机在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP表(IP MAC 类型)，表示IP和MAC对应关系

        2.主机加入网络时（MAC地址变化、接口重启等），会发送免费ARP报文把自己IP地址与MAC地址映射关系广播给网络内的其他主机

        3.网络中的主机收到免费ARP报文时，会将新的映射关系更新到自己的ARP表中

        4.当主机需要发送报文时（二层/三层），需要检查ARP表中是否有对应IP的ARP表项，如果有则直接发送数据包，如果没有就向网段内主机/默认网关发送ARP请求报文

        5.网络内主机收到ARP数据包时，若请求IP不为自身IP则忽略对应的数据包，否则将ARP请求报文中的IP和MAC更新到自己的ARP表中，向源主机发送ARP应答报文

        6.源主机收到ARP应答报文后将其中的源IP和源MAC更新到自己的ARP表中

 动态ARP-拓扑结构复杂

        动态ARP是由设备通过ARP学习自动生成和维护的IP-MAC映射关系，可以被老化和自动更新，也可以被静态ARP覆盖，适用于拓扑结构复杂的网络。

静态ARP-安全性较高（网关）

        静态ARP由网络管理员手动配置和维护的IP-MAC映射关系，不会被老化机制删除，更加稳定，可以通过将网关设备进行静态ARP绑定，防止ARP欺骗攻击

ARP老化-减少内存占用

        ARP老化-将在一定时间（默认1200S）内未使用的动态ARP表项进行删除，维护ARP表项的准确性，减少内存占用

ARP欺骗-伪造ARP报文篡改目标设备ARP缓存表

        攻击者发送伪造的ARP报文篡改目标设备的ARP缓存表，导致数据包被发送到攻击者设备，攻击者可通过对数据包进行回传或丢弃，达到监听网络信息或中断通信的目的。

ARP报文格式        

免费ARP请求报文格式：（源IP、源MAC、目的IP为主机自身，DMAC广播）

Ethernet II, Src:  00:1b:17:00:01:1a, Dst: Broadcast (ff:ff:ff:ff:ff:ff) Sender MAC address: 00:1b:17:00:01:1a
Sender IP address:  172.30.129.254
Target MAC address: 00:00:00_00:00:00 
Target IP address:  172.30.129.254

ARP请求报文格式 ：（源IP、源MAC为自身，DIP为目的IP，DMAC广播）

Ethernet II, Src: 00:1b:17:00:01:1a,
             Dst: Broadcast (ff:ff:ff:ff:ff:ff)
Sender MAC address: 00:1b:17:00:01:1a

Sender IP address: 172.30.129.254

Target MAC address: 00:00:00_00:00:00
Target IP address:  Target IP address

ARP应答报文格式 ：（源IP、源MAC为自身，DIP与DMAC为ARP请求报文发送者）

Ethernet II, Src: 00:1b:17:00:01:1a,
                   Dst: 00:1b:17:00:01:1b
Sender MAC address: 00:1b:17:00:01:1a

Sender IP address: 172.30.129.254

Target MAC address: 00:1b:17:00:01:1b
Target IP address:  172.30.129.111

MAC表

        MAC表是交换机内部用于存储已知MAC地址及其对应端口的表格。这个表对于交换机来说是至关重要的，因为它决定了数据帧应该从哪个端口转发出去。MAC表中包含的信息通常包括MAC地址、VLAN、出接口、表项类型和老化时间等

MAC学习-实现数据帧转发基础

        交换机在接收到数据帧时，会检查帧的源MAC地址，并将这个地址与其接收帧的端口关联起来，添加到MAC地址表中。

动态MAC

        动态MAC是通过交换机学习得到的，在经过一定时间（默认300S）内如果未学习到对应地址，则会被老化机制（内存空间有限）删除，动态MAC可以被静态MAC地址覆盖

静态MAC

        由网络管理员手动配置的MAC地址，不会被老化机制删除，比动态MAC更加稳定