基本概念
网络接口有一个硬件地址（一个 48 bit的值，标识不同的以太网或令牌环网络接口）。在硬件层次上进行的数据帧交换必须有正确的接口地址。但是，TCP / IP有自己的地址： 32 bit的IP地址。知道主机的 IP地址并不能让内核发送一帧数据给主机。内核（如以太网驱动程序）必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。ARP的功能是在32 bit的IP地址和采用不同网络技术的硬件地址之间提供动态映射。
点对点链路不使用 ARP。当设置这些链路时（一般在引导过程进行），必须告知内核链路每一端的IP地址。像以太网地址这样的硬件地址并不涉及。
ARP高速缓存
ARP高效运行的关键是由于每个主机上都有一个 ARP高速缓存。这个高速缓存存放了最近Internet地址到硬件地址之间的映射记录。高速缓存中每一项的生存时间一般为 20分钟，起始时间从被创建时开始算起。
ARP的分组格式
ARP请求和应答分组的格式如图 ：
以太网报头中的前两个字段是以太网的源地址和目的地址。目的地址为全 1的特殊地址是广播地址。电缆上的所有以太网接口都要接收广播的数据帧。
两个字节长的以太网帧类型表示后面数据的类型。对于 ARP请求或应答来说，该字段的值为0x0806。
硬件类型字段表示硬件地址的类型。它的值为 1即表示以太网地址。协议类型字段表示要映射的协议地址类型。它的值为 0x0800即表示 IP地址。它的值与包含 IP数据报的以太网数据帧中的类型字段的值相同，这是有意设计的
接下来的两个1字节的字段，硬件地址长度和协议地址长度分别指出硬件地址和协议地址的长度，以字节为单位。对于以太网上 IP地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为 6和4。
操作字段指出四种操作类型，它们是 ARP请求（值为1）、ARP应答（值为 2）、RARP请求（值为3）和RA RP应答（值为4）（我们在第5章讨论RARP）。这个字段必需的
接下来的四个字段是发送端的硬件地址（在本例中是以太网地址）、发送端的协议地址（IP地址）、目的端的硬件地址和目的端的协议地址。
在以太网的数据帧报头中和ARP请求数据帧中都有发送端的硬件地址。
对于一个ARP请求来说，除目的端硬件地址外的所有其他的字段都有填充值
ARP代理
如果ARP请求是从一个网络的主机发往另一个网络上的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求，这个过程称作委托 ARP或ARP代理(Proxy ARP)。这样可以欺骗发起ARP请求的发送端，使它误以为路由器就是目的主机，而事实上目的主机是在路由器的“另一边”。路由器的功能相当于目的主机的代理，把分组从其他主机转发给它。
免费ARP
我们可以看到的另一个 ARP特性称作免费ARP (gratuitous ARP)。它是指主机发送 ARP查找自己的IP地址。通常，它发生在系统引导期间进行接口配置的时候。
免费ARP可以有两个方面的作用：
- 一个主机可以通过它来确定另一个主机是否设置了相同的 IP地址。
- 如果发送免费 ARP的主机正好改变了硬件地址（很可能是主机关机了，并换了一块接口卡，然后重新启动），那么这个分组就可以使其他主机高速缓存中旧的硬件地址进行相应的更新。
