声明：本博客参考《TCP/IP协议详解卷一:协议》
1.概述
在以太网中一台主机将数据帧从一台主机发送到另一台主机时，是根据48bit的以太网地址确定目的接口的。设备驱动程序从不检查IP数据报中的目的IP地址。
ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）为这两种地址提供了映射。其中ARP协议是经常用到的，而RARP一般只会被没有磁盘驱动的系统使用。
2.ARP协议
2.1 工作原理
上图展示了ARP协议的工作方式（以FTP协议举例）
①应用程序FTP客户端通过DNS（域名解析协议）获取主机IP地址。
②FTP客户端发送一个连接请求分段到远端主机，使用上一步获取的IP地址。
③如果目的主机在本地网络上，或者在一个可达的远程网络上，都可以通过本地主机的路由表直接送到或者交由下站路由器。
④假设目的主机是一个以太网。ARP发送一份ARP请求以太网数据帧给以太网上的每个主机。或者是代理ARP。
⑤目的主机接收到广播报文之后，识别出这是需求它的IP地址，于是发送一个ARP应答给发送端。这个ARP应答包含IP地址以及对应的硬件地址。同时本地也会存下发送的IP及硬件地址。
⑥收到ARP应答之后，IP数据报就可以正常发送了。
注意：点对点链路使用ARP,当设置这些链路时，必须告诉内核链路每一端的IP地址。
ARP高效运行的关键是由于每个主机都有一个ARP缓存。这个缓存存放了最近Internet地址到硬件地址的映射。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间开始算。
2.2 ARP分组格式
①前面三个字段是以太网的头部，分别是以太网源地址、目的地址和帧类型。这里ARP的帧类型字段为0x0806。
②硬件类型字段表示硬件地址的类型。以太网的值为1。
③协议类型表示要映射的协议类型。IP地址为0x0800，这与以太网数据帧中IP数据报的类型相同。
④硬件地址长度和协议地址长度分别为6和4。表示以太网硬件地址6字节，IP地址4字节。
⑤操作类型字段有四种分别为：ARP请求(1)，ARP应答(2)，RARP请求(3)和RARP应答(4)。
⑥最后面的四个字段分别是发送端以太网地址，IP地址和目的端以太网地址和IP地址。注意：在以太网数据帧报头和ARP请求数据帧中都有发送端的硬件地址。对于一个ARP请求而言，目的端以太网地址是填0的。
2.3 代理ARP
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或者ARP代理（Proxy ARP）。
gemini主机需要发送一份数据报给sun主机(140.252.1.29)，其发送ARP广播，被netb路由器接收，netb识别出该IP地址输入它的一个拨号主机，于是把它的以太网接口地址140.252.1作为硬件地址回答。主机gemini通过以太网发送IP数据报到netb，netb通过拨号SLIP链路把数据报发送到sun。
在这种情况下，两个物理网络可以使用相同的网络号，只要把中间的路由器设置成一个ARP代理，以响应一个网络到另一个网络主机的ARP请求。
2.4 免费ARP
免费ARP指主机发送ARP查找自己的IP地址。这通常发生在系统引导期间进行接口配置的时候。
免费ARP的作用：
①一个主机可以利用它来确认另一个主机是否设置了相同的IP地址。如果没有回应则没有主机设置，如果有回应，则有主机设置了。
②如果发送免费ARP主机正好改变了硬件地址（换网卡）,那么就可以通过免费ARP使其它主机更新缓存。
3.RARP
具有磁盘的系统引导时，一般从磁盘上的配置文件中读取IP地址。但是无盘机或者工作站，内需要采取其它方式获取IP地址。这就是RARP。无盘系统的RARP实现过程是从接口卡上读取唯一的硬件地址，然后发送一份RARP请求，请求某个主机响应该无盘系统的IP地址。
RARP分组的格式与ARP分组基本一致。它们之间的主要差别是帧类型代码，RARP是0x8035。由于RARP不怎么常见，这里就略过。
4.总结
ARP请求是通过IP地址获取硬件地址，而RARP请求是通过硬件地址获取IP地址。ARP是一个基础协议，在进行数据传输的时候经常会使用，而RARP是一个不常见的协议，一般是无盘系统和工作站引导的时候会出现。ARP有两个特性：ARP代理和免费ARP。